AsianJOC:光氧化还原和Lewis酸协同催化酰基硅烷的自由基共轭加成反应

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酰基硅烷因其独特的结构在有机合成中发挥着重要作用。在光照下,酰基硅烷可以通过1,2-硅基自由基迁移生成硅氧卡宾中间体。自1967年A. G. Brook首次发现酰基硅烷的该光反应特性后,这方面的研究工作引起了化学家们的广泛关注,且发展比较成熟。2018年,Fagnoni课题组通过选用合适的光催化剂和光的波长,首次实现了酰基硅烷作为酰基自由基前体对Michael受体的加成反应,但由于烯烃的反应性较低,大多数底物仅以中等收率转化为目标产物。



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图一:光氧化还原/Lewis酸协同催化酰基硅烷自由基共轭加成反应

近日,四川大学冯小明课题组利用光氧化还原和Lewis酸协同催化策略,在温和的反应条件下,实现了可见光诱导酰基硅烷产生酰基自由基与缺电子烯烃的共轭加成反应。该反应底物普适性好,以α,β-不饱和羰基化合物为原料制备了各种三取代及四取代呋喃衍生物,收率高达97%(图二,上)。此外,在该协同催化体系下,也实现了酰基自由基与对亚甲基醌类化合物的1,6-自由基共轭加成反应,合成了一系列α-芳基酮类化合物(图二,下)。

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图二:底物扩展表

为了深入了解反应机理,作者进行了一系列的验证性实验和光谱实验。自由基捕获(TEMPO)实验(图三a)和EPR实验表明反应过程中存在乙酰基自由基物种,并通过荧光淬灭实验(图三b)和循环伏安法测定电势证实了酰基自由基是通过酰基硅烷的单电子转移氧化产生的。随后的开关灯实验(图三c)和量子产率测定排除了链增长的反应过程;同时,同位素实验(图三d)表明呋喃产物中的氧原子来自于α,β-不饱和羰基化合物而非酰基硅烷。这些实验为光氧化还原和Lewis酸协同催化1,4-自由基共轭加成/环化/芳构化的催化循环机理提供了有力证据(图四)。

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图三:部分机理实验a) 自由基捕获实验 b) 荧光淬灭实验 c) 开关灯实验 d) 同位素实验

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图四:可能的反应机理

文信息

Radical Conjugate Addition of Acylsilane Enabled by Synergistic Photoredox and Lewis Acid Catalysis

Ning Guo, Yao Luo Lili Feng, Zhili Liu, Weidi Cao*, Xiaoming Feng*

文章第一作者为四川大学硕士研究生郭宁。


Asian Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ajoc.202300164




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