今天給大家介紹的文章是發(fā)表在JACS上的Discovery of Oxygen α?Nucleophilic Addition to α,β-Unsaturated Amides Catalyzed by Redox-Neutral Organic Photoreductant，作者開發(fā)了一種通用的氧化還原反應策略，通過使用一種新的中性氧化還原的非供體-受體型有機光催化劑，可以實現(xiàn)以氧為中心的親核試劑以及氟化物在溫和條件下的區(qū)域選擇性的反常的親核加成。文章的通訊作者是中國科學技術大學的康彥彪教授。
以氧為中心的親核試劑的親核加成反應（圖1a）是構建碳氧鍵的一種重要的合成手段，在多個天然產(chǎn)物全合成路線中都有所應用。然而，由于電性不匹配，區(qū)域選擇性的反常的親核加成（圖1b），仍然缺乏研究。作者開發(fā)了一種通用的氧化還原反應策略，通過使用一種新的中性氧化還原的非供體-受體型有機光催化劑，可以實現(xiàn)以氧為中心的親核試劑以及氟化物在溫和條件下的區(qū)域選擇性的反常的親核加成，在酰胺的羰基α位進行醇類以及氟衍生化。
圖1.親核加成以及反常的親核加成反應模式
作者使用了一種咔唑的衍生物CBZ6作為光催化劑，其合成基于作者先前開發(fā)的氫化異噁唑重排環(huán)化反應，可以以克量級制備并且可以在催化反應后回收。
圖2. CBZ6的結構以及合成
作者根據(jù)吸收波長以及循環(huán)伏安電勢估算了CBZ6第一激發(fā)態(tài)的能量E00為3.02 eV，而激發(fā)態(tài)的CBZ6的還原電勢為-1.92 V，說明其相對于常用的金屬配合物以及有機光氧化還原催化劑來說是一個較高還原性的物種。作者以1為模型給出了該反應的反應模型（圖3b），強還原性的激發(fā)態(tài)CBZ6*可以將不飽和酰胺的共軛體系進行還原，生成自由基負離子，在得到一個氫離子后變?yōu)樽杂苫?，隨后進一步被CBZ6·+氧化為正離子C，正離子C很容易被親核試劑如水或者醇類淬滅，生成α取代的酰胺衍生物。
圖3. 反應式以及催化機理示意圖
作者使用了其他的光氧化還原催化劑，都未得到或者以低產(chǎn)率得到了相應的產(chǎn)物（圖3c）。作者推測金屬配合物催化劑的失效是由于在酸性環(huán)境中配體的解離，而有機光催化劑則是在還原或氧化步驟沒有足夠的電勢進行有效的反應。
作者隨后使用多種酰胺結構進行了此反應，并且將親核物種從甲醇換為了其他醇類，都取得了較高的產(chǎn)率。當醇類的親核活性較低，反應的產(chǎn)率會相應降低。（比如2 G和2 H）。
圖4. 不同結構的醇類以及酰胺的反應結果
作者之后也使用D2O代替醇類進行了此類反常的親核加成。值得一提的是作者使用成本較低的三乙胺氫氟酸鹽也實現(xiàn)了該反應，較高產(chǎn)率地可以生成α氟代的酰胺，避免了昂貴的氟試劑（比如XeF2等）的使用。
圖5. 酰胺的α氟代反應式
作者最后對于提出的機理進行了間接的驗證：加入自由基淬滅劑會降低產(chǎn)率并且得到部分自由基偶聯(lián)的產(chǎn)物，而不加入醇類會生成苯親電取代或者自由基取代的產(chǎn)物。
圖6. 作者對于推測機理的驗證反應式
綜上所述，作者開發(fā)了一種通用的氧化還原反應策略，通過使用一種新的中性氧化還原的有機光催化劑CBZ6，可以實現(xiàn)以氧為中心的親核試劑以及氟化物在溫和條件下的區(qū)域選擇性的反常的親核加成，生成α-取代的酰胺類衍生物。
作者：WLT 審校： TZY
DOI: 10.1021/jacs.0c10707
Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10707
