大连理工大学赵剑楠课题组报道了一种氮杂环卡宾与可见光协同催化氮自由基参与的烯烃分子内氨酰化反应。该反应过程包括腙的单电子氧化产生氮中心自由基，分子内环化，自由基交叉偶联。合成了多种在天然产物和药物分子中普遍存在的1,4,5,6-四氢哒嗪类化合物。

含氮杂环化合物广泛存在于天然产物和药物分子中。因此，化学家们一直致力于发展合成这类杂环化合物的高效方法。其中，氮中心自由基对烯烃的加成可以生成六元或五元含氮杂环化合物（图1A）。近几年来，受到酶催化的启发，氮杂环卡宾催化的自由基反应为合成羰基化合物提供了新的方法（图1B）。这类自由基反应被成功应用到烯烃的氨酰化反应中（图1C）。课题组前期工作表明，通过基态的单电子还原可以分别得到亚胺自由基（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144 22767）和酰胺自由基（Org. Lett. 2023, 25, 8677）。通过直接活化N-H键生成氮中心自由基，为六元含氮杂环类化合物的合成提供了高效的方法。基于此，大连理工大学赵剑楠课题组发展了一种氮杂环卡宾与可见光协同催化产生氮中心腙自由基的方法，并成功实现了分子内的氨酰化反应（图1D）。该方法条件温和，操作简单，为1,4,5,6-四氢哒嗪类化合物的合成提供了新的方法。

在最优反应条件下，作者考察了该反应的底物适用范围，结果表明该体系可以很好的兼容各种功能性官能团，得到中等及以上的收率。基于实验结果及前人的研究工作，作者提出了可能的反应机理（图2）。在碱性条件下，底物2a被氧化生成氮自由基D,经过分子内环化产生碳自由基E。同时，氮杂环卡宾与酰基咪唑1a反应生成中间体B，并被还原生成自由基C。最后，自由基E和C发生交叉偶联，消除卡宾催化剂生成四氢哒嗪类产物3。

该研究进一步拓展了氮杂环卡宾催化在自由基反应中的应用，为四氢哒嗪和二氢吡唑类化合物的合成提供了新的方法和思路。反应过程中对手性卡宾的尝试，初步探索了自由基偶联过程的对映选择性控制。