过渡金属与光氧化还原协同催化的烯丙基取代反应的研究进展

过渡金属催化的烯丙基取代反应是一类重要且实用的有机化学反应, 可以立体选择性地高效构建碳-碳键和碳-杂键. 可见光氧化还原催化可以利用绿色清洁的可见光能源在较为温和的条件下产生自由基或者自由基离子等高反应活性的反应中间体, 被广泛地应用于有机合成中, 逐渐发展成为一种重要的合成工具. 鉴于烯丙基取代反应的重要性, 过渡金属与光氧化还原协同催化的烯丙基取代反应逐渐引起化学家的兴趣. 该协同催化的策略可以实现单一过渡金属催化难以实现的烯丙基取代反应, 反应的区域选择性和立体选择性也体现出不同的特点, 有望发展成为单一金属催化的烯丙基取代反应的重要补充. 本文综述了近年来不同过渡金属与可见光氧化还原协同催化的烯丙基取代反应的研究进展.     

可见光参与的氧化偶联反应研究进展

实现资源和能源利用高效化、操作简单化、条件温和化、环境友好化以及产物高效选择性是有机合成的重要研究方向,而探索绿色温和条件下构建化学键的有效方法是有机合成领域的基本挑战之一。伴随着金属有机化学的发展,过渡金属催化的偶联反应已经成为构建碳-碳和碳-杂键的有效手段,而传统的交叉偶联一般是基于亲核试剂与亲电试剂之间的反应,需要进行预官能团化和再官能团化的步骤。近年来,在此基础上发展起来的氧化偶联反应利用合适的氧化剂实现两个亲核试剂直接构建化学键也得到了国内外有机化学家的广泛关注。氧化偶联反应的发展极大地提高了构建碳-碳键及碳-杂键的效率,尤其是利用交叉脱氢偶联实现直接的碳-氢键或杂-氢键的活化直接构建化学键,避免了传统偶联过程中的预官能团化步骤,为直接利用简单的原料实现高效、复杂的有机合成开辟了一条新的道路。越来越多的第一过渡金属催化的氧化偶联反应涉及到单电子转移的过程,这种自由基氧化偶联模式在绿色化学的发展中具有光明的前景。可见光是一种可再生的资源,可见光催化符合绿色合成、环境友好和可持续发展的理念,在有机合成领域中引起了广泛的关注。建立在光诱导的单电子转移过程的基础上,可见光催化为实现温和条件下构建化学键提供了一种新的思路。虽然很多的有机分子不能有效吸收可见光,但是利用可见光催化剂(光敏剂)在电子和能量转移过程中的独特优势,能够有效实现在可见光作用下的一系列光化学反应。光催化是有机合成构建新物质的一种有效的手段,随着光催化在有机合成领域中的发展,一系列新型温和而有效的可见光催化的氧化偶联反应也逐渐被报道。虽然过渡金属催化的氧化偶联反应已经取得了重大的进展,但是利用可见光催化的策略以实现两个亲核试剂之间化学键的构建作为一个新的领域,近年来才刚刚发展起来。尤其是结合可见光催化条件温和、环境友好的特点和氧化偶联反应的原子经济性特点,将可见光诱导的单电子转移过程运用到交叉脱氢偶联反应,引起了广泛的关注。光催化氧化偶联反应不仅解决了传统偶联中的步骤经济性和原子经济性的问题,同时也具备了可见光反应温和环保的特点。近几年来已经发展了多种类型的光催化氧化偶联反应,包括光催化氧化含氮化合物的偶联反应、光催化氧化脱羧偶联反应、以及光催化交叉偶联放氢反应等。但是在光催化氧化偶联领域的相关报道大多局限于含氮化合物和易氧化的底物的活化氧化,因此任然存在着很多的挑战。本文总结了最近几年来的不同反应类型的可见光催化的氧化偶联的研究和进展。而对这些反应的理解和认识,可以为人们发展更多的高效率和高选择性的可见光催化氧化偶联反应提供帮助。     

可见光催化的交叉偶联放氢反应

光化学反应节能、洁净、节约的特点为发展原子经济、步骤经济的绿色环保合成化学注入了活力.我们借助可见光催化反应发展了一类新反应--可见光催化交叉偶联放氢反应.该反应不需要额外氧化剂的参与,直接实现两种不同碳氢键（或碳氢键和杂氢键）的直接偶联,生成新的碳碳键（或碳杂键和杂杂键）同时,氢气为唯一的副产物.相比于传统的合成方法,该策略在温和的反应条件下,避免了氧化剂的使用,减少了副反应的发生,近几年已被应用于多种化学键的构建.简要讨论可见光催化交叉偶联放氢反应的发展及其在有机合成领域的应用,期望能够更全面地理解这种新型催化模式,为开发绿色高效、步骤经济以及原子经济的合成策略和实际应用提供参考.     

可见光参与的氧化偶联反应研究进展（英文）

实现资源和能源利用高效化、操作简单化、条件温和化、环境友好化以及产物高效选择性是有机合成的重要研究方向,而探索绿色温和条件下构建化学键的有效方法是有机合成领域的基本挑战之一.伴随着金属有机化学的发展,过渡金属催化的偶联反应已经成为构建碳-碳和碳-杂键的有效手段,而传统的交叉偶联一般是基于亲核试剂与亲电试剂之间的反应,需要进行预官能团化和再官能团化的步骤.近年来,在此基础上发展起来的氧化偶联反应利用合适的氧化剂实现两个亲核试剂直接构建化学键也得到了国内外有机化学家的广泛关注.氧化偶联反应的发展极大地提高了构建碳-碳键及碳-杂键的效率,尤其是利用交叉脱氢偶联实现直接的碳-氢键或杂-氢键的活化直接构建化学键,避免了传统偶联过程中的预官能团化步骤,为直接利用简单的原料实现高效、复杂的有机合成开辟了一条新的道路.越来越多的第一过渡金属催化的氧化偶联反应涉及到单电子转移的过程,这种自由基氧化偶联模式在绿色化学的发展中具有光明的前景.可见光是一种可再生的资源,可见光催化符合绿色合成、环境友好和可持续发展的理念,在有机合成领域中引起了广泛的关注.建立在光诱导的单电子转移过程的基础上,可见光催化为实现温和条件下构建化学键提供了一种新的思路.虽然很多的有机分子不能有效吸收可见光,但是利用可见光催化剂(光敏剂)在电子和能量转移过程中的独特优势,能够有效实现在可见光作用下的一系列光化学反应.光催化是有机合成构建新物质的一种有效的手段,随着光催化在有机合成领域中的发展,一系列新型温和而有效的可见光催化的氧化偶联反应也逐渐被报道.虽然过渡金属催化的氧化偶联反应已经取得了重大的进展,但是利用可见光催化的策略以实现两个亲核试剂之间化学键的构建作为一个新的领域,近年来才刚刚发展起来.尤其是结合可见光催化条件温和、环境友好的特点和氧化偶联反应的原子经济性特点,将可见光诱导的单电子转移过程运用到交叉脱氢偶联反应,引起了广泛的关注.光催化氧化偶联反应不仅解决了传统偶联中的步骤经济性和原子经济性的问题,同时也具备了可见光反应温和环保的特点.近几年来已经发展了多种类型的光催化氧化偶联反应,包括光催化氧化含氮化合物的偶联反应、光催化氧化脱羧偶联反应、以及光催化交叉偶联放氢反应等.但是在光催化氧化偶联领域的相关报道大多局限于含氮化合物和易氧化的底物的活化氧化,因此任然存在着很多的挑战.本文总结了最近几年来的不同反应类型的可见光催化的氧化偶联的研究和进展.而对这些反应的理解和认识,可以为人们发展更多的高效率和高选择性的可见光催化氧化偶联反应提供帮助.     

过渡金属镍与可见光双催化体系的研究进展

过渡金属镍与可见光催化剂的双催化体系,为构建新型的碳-碳键及碳-杂键提供了一种新的思路,实现了许多单独催化体系难以完成的反应.双催化体系具有条件温和、绿色清洁等优势,引起了广大科研工作者的兴趣.基于近些年镍与可见光双催化反应进行了简要的概述.     

可见光催化C(sp3)-C(sp3)键的构筑

本文对近年来可见光催化构筑C(sp ³)-C(sp ³)键的国内外最新研究成果进行概述,着重阐述了各类催化的催化体系、反应机理及在合成生物活性分子或药物分子方面的应用。在可见光催化的反应体系中引入过渡金属或手性催化剂,构建新颖的协同催化体系,可以实现在温和的条件下对C—C键构筑的精确控制,对于手性药物的设计、开发具有重要的意义。最后,对未来可见光催化构筑C—C键的发展进行展望。     

惰性化学键活化与重组

惰性化学键的活化与重组是近几年来非常热门的研究领域, 同时这个领域也非常富有挑战性. 本文以麻生明教授为首席的国家重点基础研究发展项目（973项目）“惰性化学键的选择性激活、重组及其控制”为基础, 阐述了惰性碳-杂原子键, 碳-氢键, 碳-碳键, 二氧化碳和氧气小分子四个方面的活化和重组, 介绍了一些催化合成的新方法. 这些新方法在完成惰性化学键活化和重组的同时, 也注重于降低污染, 使用更温和的条件, 提高了原子经济性, 为可持续发展战略提供了强有力的技术支持.     

可见光直接促进的过渡金属催化交叉偶联反应研究进展

经过几十年的发展,过渡金属催化的交叉偶联反应已经成为一类功能强大的有机合成方法,广泛应用于各种碳碳键和碳杂原子键的高效构建.最近几年化学家们发现在越来越多的情况下,不用外加光敏剂,可见光能直接促进过渡金属催化的交叉偶联反应,使原来无法发生或缓慢进行的偶联反应得以顺利实现.该类反应因条件简单、反应温和以及无需外加光敏剂等优点受到了广泛的关注.根据过渡金属的分类,综述了近些年来该类反应的研究进展.     

可见光催化烯烃砜基化启动的远程醛基碳-氢键直接硫化反应

有机硫化合物广泛应用于医药、农药、新材料等领域, 因此, 发展新的碳-硫键形成方法非常重要. 近年来, 烯烃的自由基砜基化反应作为一种温和、有效的有机硫化合物合成策略得到了快速发展, 其中, 烯烃的硫砜基化反应因为能够同时构建两种不同的碳-硫键成了一种非常有吸引力的碳-硫键形成方法. 以硫代磺酸酯同时作砜基化和硫化试剂, 实现了一个可见光催化烯烃砜基化启动的远程醛基碳-氢键直接硫化反应, 一步合成了6-或7-砜基取代的硫酯类化合物. 反应具有优秀的原子经济性, 产率中等到良好, 能兼容各种不同的官能团. 相比传统的烯烃1,2-或1,1-硫砜基化反应, 首次实现了官能团化烯烃的远程硫砜基化反应, 拓展了现有硫砜基化反应方法学. 初步的机理研究表明, 该反应可能经历一个可见光催化的自由基反应历程.     

钯催化的脱羧基烷基化反应

钯催化的脱羧基烷基化反应是构建碳碳键特别是手性碳的有效手段,其催化活性高,反应条件温和,对映选择性好.近年来该领域取得了长足的进步.介绍了5年来钯催化的脱羧基烷基化反应,主要是钯催化的对映选择性Tsuji反应及其在天然产物合成中的应用.     

可见光媒介的C—S键构建反应研究进展

含有C—S键的有机化合物广泛存在于各种天然产物、药物以及功能材料之中.因此, C—S键的构建在有机合成领域有着重要意义.目前,基于过渡金属催化实现C—S键构建的合成方法已有广泛的应用.然而,近几年可见光媒介的C—S键构建反应,由于条件更加温和、绿色以及反应活性高等特点而受到了越来越多的关注.根据反应机制分类,总结了近几年基于光媒介的氧化还原催化、电子给-受体复合物以及能量转移等策略实现的C—S键构建的方法,并对其前景进行了展望.     

铜催化芳基(或烷基)卤化物选择性烯丙基化反应研究

以溴代芳烃和烯丙基乙酸酯为反应原料,发展了一种铜催化高效构建碳碳键的交叉偶联方法.该方法通过“一锅法”策略,有效避免了预制金属有机试剂的使用,在较温和条件下即可实现烯丙基类化合物的高区域选择性制备.     

可见光诱导烷基羧酸及其衍生物的脱羧偶联反应研究进展

烷基羧酸广泛存在于自然界之中,科研工作者一直致力于开发以来源丰富的烷基羧酸及其衍生物作为起始原料的反应.烷基羧酸及其衍生物在可见光氧化还原作用下可以高效地生成烷基自由基,从而在温和条件下用于构筑各类化学键.以可见光催化烷基羧酸及其衍生物的脱羧自由基反应类型为线索,系统地综述了近年来在可见光条件下烷基羧酸及其衍生物的脱羧官能团化反应研究进展.     

相转移催化α-对甲苯磺酰基乙酸酯Hichael加成

为了探索在更温和,更简便的条件下有效地产生含硫碳负离子和形成新碳-碳键的方法,我们研究和发展了固-液相转移催化α-苯亚磺酰基乙酸酯的烷基化消除反应,共轭加成反应与合成戊烯二酸酯的新方法,α-芳磺酰基乙酸酯的一烷基化和二烷基化,最近又进一步研究了固-液相转移催化α-芳磺酰基乙酸脂的Michael加成。这类反应不但是构成新碳-碳键的重要方法,而且可以在产物分     

可见光/路易斯碱协同催化的三氟甲基取代烯烃脱氟硅化反应研究

以三氟甲基取代烯烃为底物,使用硅硼烷为硅自由基供体,开发了一项可见光/路易斯碱协同催化的脱氟硅化反应新技术,实现了多样性偕二氟烯丙基硅砌块的绿色高效合成.新反应以奎宁环为路易斯碱催化剂,通过其对硅硼键的辅助活化促进硅自由基生成,表现出绿色温和、体系简单、易于放大、底物适用范围广和官能团兼容性强等优势.此外,本研究还初步展示了该类合成砌块在多类型含偕二氟甲基结构单元构建中的应用.     

铜催化C—N,C—O偶联反应的研究进展

C—N,C—O键偶联是有机合成中的一类重要反应,铜催化的偶联反应是该类化学键形成中的主要手段之一,相比钯等过渡金属,金属铜具有低毒、廉价、反应条件温和等优点.按照所形成化合物的结构类型综述了铜催化C—N,C—O键偶联反应的最新研究进展.     

可见光驱动磺酰胺催化的杂原子α-C(sp3)—H 键烷基化反应

氢原子转移(hydrogen atom transfer,HAT)反应是自由基化学领域中的一个重要分支.通过氢原子转移策略可以直接活化惰性的C(sp³)—H键来生成高活性的碳自由基中间体,进而实现碳碳键以及碳杂键的构建,该方法无需对底物进行预先官能化[1].近年来,基于光氧化还原催化与氢原子转移的协同催化模式,因其具有较高的反应活性、较好的区域选择性以及原子经济性而受到化学工作者们的广泛关注,。     

光/电化学氧化诱导C–H键官能团化

C–H键活化及其官能团化一直被认为是合成化学的圣杯,光/电氧化诱导C–H键官能团化反应为追求更为绿色、原子经济性、步骤经济性更高的现代合成化学提供了新思路.我们借助可见光或电化学氧化诱导策略实现了直接C–H键官能团化,即底物无需预官能团化,无需外加氧化剂,可直接实现碳–碳以及碳–杂键的构建.通过光/电化学氧化诱导策略使得反应在更为温和的条件下进行,能够兼容更多官能团,并且为合成化学提供一条新的途径.近些年,该策略已经应用于不同化学环境C–H官能团化构建多种化学键.本文结合该领域的代表性工作,重点介绍本课题组近些年在光/电氧化诱导C–H键官能团化反应上的研究进展,并对这一领域的前景进行了展望.     

过渡金属催化的基于季铵盐C—N键断裂的偶联反应研究进展

含有碳-氮(C—N)键的胺类化合物广泛存在于天然产物、药物分子和功能材料之中.C—N键作为分布最广且相对惰性的化学键之一,通过对其选择性的断裂来构建新的碳-碳(C—C)或碳-杂(C—X)键在近年来逐渐发展为一种新的合成方法.季铵盐化合物易于从胺类化合物合成,发生C—N键断裂相对容易.综述了近年来以季铵盐为原料通过过渡金属催化的C—N键断裂实现的交叉偶联反应.     

Mitsunobu反应在构建化学键中的研究进展

Mitsunobu反应是醇与酸性化合物偶联形成新化学键的一种有效方法,可以用来构建碳-氧、碳-氮、碳-硫及碳-碳等化学键,在天然产物和功能有机分子的合成中已得到了非常广泛的应用.对Mitsunobu反应的机理及其在构建化学键中的应用进行了介绍,并对该反应的区域选择性进行了较为系统的总结.