导读

近日，意大利博洛尼亚大学（University of Bologna）Paolo Melchiorre课题组发展了光驱动的反应策略，在温和的反应条件下使用光氧化还原催化剂和廉价的硫醇催化剂通过还原交叉偶联反应将两个烯烃有效的“缝合”在一起，从而构建了一根新的C-C键，并合成了一系列具有重要应用价值的sp3-杂化产物。反应中缺电子烯烃被光氧化还原催化剂还原，在质子化后产生碳自由基，随后被中性烯烃捕获。这种分子间交叉偶联反应策略可以通过非传统的断键方式从烯烃快速合成sp3-骨架分子。相关成果发表在J. Am. Chem. Soc.上，文章链接DOI：10.1021/jacs.3c11285。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

正文

烯烃广泛存在于石油衍生化合物、天然产物、药物和材料分子中。因此，探索它们的直接官能团化方法具有重要意义。通过两个烯烃的分子间交叉偶联是一种非常有用的转化，因为其可以利用这些简单易得的起始原料快速构建新的C-C键。在此背景下，Baran课题组报道了一种基于金属氢化物的氢原子转移(MHAT)机理实现了烯烃的还原交叉偶联反应（Figure 1a）。总的来说，这一过程通过两个烯烃的结合产生了具有重要应用价值的sp3-杂化产物。最近，意大利博洛尼亚大学Paolo Melchiorre课题组发展了一种不同机理模式的烯烃分子间还原交叉偶联新方法。其使用光氧化还原催化剂和廉价的硫醇催化剂将两个烯烃“缝合”在一起，从而形成一根新的C-C键（Figure 1b）。下载化学加APP到你手机，更加方便，更多收获。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作者以富马酸二甲酯1a [E(1a/1a−•) = −1.47 V vs SCE]和苯乙烯2a作为模板底物进行反应探索（Figure 2a）。通过一系列条件筛选，作者发现当使用1a (1.5 equiv), 2a (1.0 equiv), PC A (0.6 mol%), HAT 4a (20 mol%), H donor 5a (2.0 equiv), 在450 nm 蓝光（EvoluChem）的照射下，DCE (0.05 M)中50 oC反应4小时，可以以95%的GC产率，83%的分离产率得到目标产物3a（entry 1）。控制实验表明H donor、HAT催化剂、光催化剂以及光照对此转化至关重要，缺一不可。此外，当作者在反应中加入自由基捕获剂TEMPO时反应被完全抑制，由此表明反应中涉及自由基反应路径。

为了深入理解反应机理，作者进行了Stern-Volmer淬灭实验（Figure 2b）。实验结果表明在增加淬灭剂量的情况下，富马酸二甲酯1a是比苯乙烯2a更有效的淬灭剂。这一结果与作者所提出的机理一致（Figure 2c），即受激发的光催化剂可以通过单电子转移(SET)有效地还原缺电子烯烃1，从而产生活性自由基阴离子中间体I。随后，I经历质子化生成自由基中间体II，并被烯烃2捕获得到自由基中间体III。最后，自由基中间体III可以从硫醇4中攫取一个氢原子，生成还原烯烃偶联产物3和巯基自由基IV。同时，硫酚盐V [E(IV)/ V) =−0.36 V vs [FC /FC]in DMSO for thiophenolate]可以被氧化的光催化剂(E[Ir(IV)/Ir(III)] = 0.77 V vs SCE)氧化，使光催化剂再生，并生成巯基自由基IV。而巯基自由基IV可以从H donor 5中攫氢并再生硫醇催化剂4。