Angew. Chem. :模块化合成法高效构建吖啶盐光催化剂库

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吖啶(Acridine)类化合物因其独特的光电性质和生物活性,在分子探针、生物医药和光电器件等方面具有广泛应用。吖啶盐是一类重要的可见光催化剂,在有机合成中扮演重要角色。吖啶及衍生物的合成往往需要无水无氧、强氧化剂、贵金属等较苛刻的反应条件,或使用预官能化原料,在原子、步骤经济性上有一定局限,特别是非对称、多取代吖啶骨架的精准构建仍极具挑战。


近日,厦门大学林玉妹教授开发了一种可见光、热、铜盐共促进的模块化合成新策略,以邻烷基硝基芳烃与芳基硼酸为原料,通过光激发引发邻烷基硝基芳烃的官能团转变生成活性中间产物,与Cu(OTf)2介导的级联环化反应相结合,成功实现了吖啶类化合物的一锅法高效合成,能以最高93 %的产率构筑了60余种吖啶化合物。本策略的核心优势在于合成简便高效、产物具有结构多样性和高度的官能团兼容性。作者通过对产物进一步的氮甲基化,制备了33种新型吖啶类催化剂,并全面表征了它们的光谱性质、激发态能量和电化学性质,从而构建了一个丰富的吖啶盐光催化剂库。



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图1 研究概述

作者首先考察了各个因素对模块化反应的影响,在获得了最优反应条件后,考察了对邻烷基硝基芳烃和芳基硼酸两种底物上不同电性和位置的取代基普适性(图2)。结果表明:反应可以兼容卤素、酯基、腈基、烷基、芳基、烷氧基、三氟甲基、三氟甲氧基、砜基、咔唑等三十余种官能团,并具有高区域选择性(24-27),还能实现传统方法难以获得的非对称和多取代的吖啶化合物的快速合成(51-62)。

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图2 底物适用性考察

随后,作者将部分吖啶产物与CF3SO2Me在室温下发生氮甲基化反应,合成了33种含不同取代基的吖啶盐,并详细表征了它们的紫外吸收和荧光发射光谱、氧化还原电位、量子产率和激发态寿命等光物理化学性质(图3a)。结果表明:这些吖啶盐激发态寿命长(t = 1.2-28.1 ns),激发态还原电位高(E*red = 2.08-3.15 V)。最后,作者评估了吖啶盐77和92的光催化活性,发现它们能在可见光激发下高效催化S-α-C(sp3)-H自由基环化反应(图3b)和芳烃与吡唑的氧化C-N偶联反应(图3c)。

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图3 吖啶盐的合成及其催化应用

该工作巧妙地利用了邻位烷基硝基芳烃的激发态特性,以及铜介导的级联环化反应,实现了吖啶化合物的模块化多样化合成。在此基础上,通过氮甲基化反应,构建了一个结构丰富和光性能优越的吖啶盐光催化剂库。本工作展示了模块合成策略在新型催化剂设计中的广阔前景,也为吖啶类化合物在光催化、药物设计和材料科学等领域的应用提供了基础。

文信息

Modular Assembly of Acridines by Integrating Photo-Excitation of o-Alkyl Nitroarenes with Copper-Promoted Cascade Annulation

Haichao Huang, Yifan Jiang, Dr. Wei Yuan, Prof. Dr. Yu-Mei Lin


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202409653


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