近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院龔磊教授課題組在可見光/廉價(jià)金屬催化的三組分不對(duì)稱砜基化反應(yīng)研究中取得進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果“Photocatalytic three-component asymmetric sulfonylation via direct C(sp3)-H functionalization”于近日發(fā)表于《自然?通訊》（Nat. Commun. 2021, 12, 2377）。
烷烴、環(huán)烷烴是最基礎(chǔ)的有機(jī)化合物，具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，其多樣性、選擇性轉(zhuǎn)化一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的問題。然而，這些未活化C(sp3)-H鍵的鍵能高、極性低、相互間差異性小，其可控性轉(zhuǎn)化十分困難，特別是在不對(duì)稱合成中用于手性分子的直接構(gòu)筑鮮見報(bào)道。課題組在前期的研究中（Nat. Catal. 2019, 2, 1016），發(fā)展了一類有機(jī)可見光催化劑/手性銅配合物協(xié)同催化的策略，實(shí)現(xiàn)了卞位、烯丙位C(sp3)-H鍵及支鏈烷烴三級(jí)C(sp3)-H鍵的自由基不對(duì)稱轉(zhuǎn)化。然而，該方法依賴于特殊的環(huán)狀磺酰亞胺作為反應(yīng)受體，且對(duì)構(gòu)象影響較大的環(huán)烷烴分子難以控制對(duì)映選擇性，在普適性上具有一定的局限性。
針對(duì)上述問題，課題組利用商品化的DABCO?(SO2)2作為烴基自由基捕獲劑，反應(yīng)中原位釋放出二氧化硫分子，快速捕獲光反應(yīng)產(chǎn)生的低濃度、高活性烴基自由基，生成穩(wěn)定化的砜基自由基，延長活性自由基存活壽命并調(diào)節(jié)其空間環(huán)境，進(jìn)而與手性鎳Lewis酸活化的常規(guī)Michael受體相結(jié)合（課題組前期利用手性鎳配合物催化可見光不對(duì)稱反應(yīng)的相關(guān)研究：Chem. Sci. 2018, 9, 4562）。在經(jīng)濟(jì)、溫和的條件下，實(shí)現(xiàn)了未活化C(sp3)-H鍵的三組分不對(duì)稱砜基化反應(yīng)，一步構(gòu)建了具有潛在生物活性的α-手性砜化合物。
該方法適用于5?12元環(huán)烷烴、金剛烷及衍生物、支鏈烷烴、甲苯及衍生物、鏈醚和環(huán)醚等40余種C(sp3)-H前驅(qū)體，所得產(chǎn)物具有較好的區(qū)域和對(duì)映選擇性（up to > 50:1 rr, 95% ee），為（環(huán)）烷烴作為試劑直接用于不對(duì)稱合成提供了有益的思路。
近年來，課題組已在可見光/廉價(jià)金屬催化惰性化學(xué)鍵的選擇性轉(zhuǎn)化中取得了一些進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15850、Chem. Sci. 2018, 9, 4562、Nat. Commun. 2019, 10, 3804、Nat. Catal. 2019, 2, 1016、Green Chem. 2020, 22, 4597、Synthesis, 2021, 53, 1570（邀請(qǐng)綜述）、Nat. Commun. 2021, NCOMMS-21-04555B, accepted（無過渡金屬可見光催化選擇性氘化）等。
本工作是課題組在該領(lǐng)域的進(jìn)一步探索，由龔磊教授指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)由博士生曹石（第一作者）與碩士生洪偉（第二作者）合作完成，計(jì)算由碩士生葉子奇（第三作者）完成。研究工作得到國家自然科學(xué)基金（22071209、21572184）、“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才、福建省杰出青年基金（2017J06006）、南強(qiáng)青年拔尖人才計(jì)劃、廈門大學(xué)校長基金（20720190048）等項(xiàng)目資助。
