在過(guò)去的幾十年里，自由基-自由基交叉偶聯(lián)作為一種高效構(gòu)建化學(xué)鍵的直接方式受到研究工作者的廣泛關(guān)注。然而，由于反應(yīng)過(guò)程是通過(guò)擴(kuò)散控制，通常會(huì)有兩種自偶聯(lián)產(chǎn)物和交叉偶聯(lián)產(chǎn)物。傳統(tǒng)兩種自由基間選擇性交叉偶聯(lián)基于“穩(wěn)態(tài)自由基效應(yīng)”，即瞬態(tài)自由基和穩(wěn)態(tài)自由基間動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。這使得兩種自由基前體需要合理地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和挑選，因而限制了其在實(shí)際合成上的應(yīng)用。 南京大學(xué)謝勁課題組長(zhǎng)期致力于羧酸化合物的高效轉(zhuǎn)化研究。在前期的光氧化還原催化羧酸化合物脫氧和脫羧研究工作基礎(chǔ)上，該研究團(tuán)隊(duì)利用過(guò)渡金屬鎳對(duì)于光氧化還原過(guò)程中產(chǎn)生的兩種自由基的依次捕獲，突破了傳統(tǒng)“穩(wěn)態(tài)自由基效應(yīng)”調(diào)控自由基-自由基偶聯(lián)底物設(shè)計(jì)的限制，實(shí)現(xiàn)了羧酸化合物間的高選擇性自由基交叉偶聯(lián)構(gòu)建C-C鍵。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用NiCl2(DME)作為金屬催化劑、三聯(lián)吡啶作為配體時(shí)，可以很好地實(shí)現(xiàn)?；杂苫屯榛杂苫g的高選擇性交叉偶聯(lián)。在底物拓展過(guò)程中，具有吸電子基或給電子基取代的芳香羧酸均能以較高的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。同時(shí)，反應(yīng)對(duì)NHPI酯一側(cè)具有很好的官能團(tuán)容忍性，一些天然產(chǎn)物羧酸衍生物和藥物分子都能很好的兼容。 值得注意的是，傳統(tǒng)構(gòu)建C(sp3)?C(sp3)鍵的方法通常受限于起始原料普適性和穩(wěn)定性。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在不加三苯基膦的條件下，以烷基羧酸作為底物，可以實(shí)現(xiàn)兩種羧酸化合物間的雙脫羧交叉偶聯(lián)構(gòu)建C(sp3)?C(sp3)鍵。當(dāng)使用1-(4-甲氧基)-1-環(huán)丙烷羧酸作為底物時(shí)，可以一步溫和地合成含有全碳季碳中心的化合物。 最后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列控制實(shí)驗(yàn)確認(rèn)關(guān)鍵反應(yīng)中間體和反應(yīng)。通過(guò)電子順磁共振實(shí)驗(yàn)成功地捕獲到烷基自由基和?；杂苫?。值得注意的是，在沒有金屬催化劑鎳的條件下，外加1,1-二苯乙烯，作者成功的同時(shí)分離到了兩種自由基分別自由基加成的產(chǎn)物。這進(jìn)一步證實(shí)了反應(yīng)過(guò)程中酰基自由基和烷基自由基的存在。 南京大學(xué)謝勁課題組報(bào)道了一種光/鎳協(xié)同催化下羧酸與其衍生物(NHPI酯)間選擇性自由基-自由基交叉偶聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)為從市售羧酸中合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的酮類化合物和具有全碳季碳中心的分子提供了一條實(shí)用的途徑。同時(shí)，該策略展現(xiàn)出了較好地底物普適性和出色的官能團(tuán)容忍性，為溫和條件下構(gòu)建C(sp2)-C(sp3) 或C(sp3)?C(sp3)提供了新方法。這一發(fā)現(xiàn)有助與研究人員進(jìn)一步探索不同自由基間的選擇性交叉偶聯(lián)新方法。 論文信息 Nickel-Catalyzed Highly Selective Radical C?C Coupling from Carboxylic Acids with Photoredox Catalysis Bo Ling, Shunruo Yao, Shengmao Ouyang, Haonan Bai, Xinyi Zhai, Prof.?Dr. Chengjian Zhu, Prof.?Dr. Weipeng Li, Prof.?Dr. Jin Xie 南京大學(xué)2021級(jí)博士生凌搏為該論文的第一作者，朱成建教授，李偉鵬助理教授，謝勁教授為該論文的通訊作者。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202405866
