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暨南大学王成明:N-杂环卡宾催化烷基自由基对异腈的插入反应用于杂环的发散性构建

时间:2026-02-13 09:20:52
暨南大学王成明:N-杂环卡宾催化烷基自由基对异腈的插入反应用于杂环的发散性构建
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暨南大学王成明教授课题组开发了一种N-杂环卡宾(NHC)催化烷基自由基对异腈的插入反应,用于杂环化合物的发散性构建,相关成果发表于 Org. Lett.。以下是关键内容总结:研究背景与意义含氮杂环的重要性:广泛存在于天然产物、药物及生物活性分子中,其高效构建是合成化学的热点。传统方法的局限性:基于过渡金属或光敏剂的自由基生成方法存在毒性、成本高、官能团兼容性差等问题,限制了其在药物合成中的应用。研究目标:开发绿色、经济、可持续的imidoyl自由基生成方法,实现杂环的高效构筑。研究内容与创新NHC催化单电子转移(SET)途径突破醛依赖性:传统NHC催化自由基反应多依赖醛类底物,王成明课题组将其扩展至无醛基底物(如α-卤代物)。直接作为还原剂:利用NHC作为单电子转移还原剂,生成烷基自由基,与异腈发生插入反应,实现菲啶类化合物的氧化还原中性快速构建。图1. NHC催化通过单电子转移生成自由基并构建杂环(来源:Org. Lett.)反应的普适性与实用性底物范围广:芳香异腈类化合物(含卤素、间位取代基)均能兼容,区域选择性由空间位阻控制。α-卤代物(酯类、酮类、酰胺类、腈类、硝基化合物)可高效转化为目标产物。克级放大:反应可顺利放大至克级规模,体现工业化潜力。扩展至其他杂环:成功应用于喹啉、异喹啉、苯并噻唑及天然产物Trisphaeridine的合成。图2. 不同取代基底物的菲啶产物收率(来源:Org. Lett.)反应机理验证自由基中间体证明:加入自由基抑制剂(TEMPO、1,4-二硝基苯)导致产率下降,捕获烷基自由基-TEMPO加合物直接证实自由基过程。同位素效应:可忽略的KH/D值(0.95)表明芳烃C-H键断裂非决速步。催化循环机制:NHC通过SET生成α-碳自由基B。异腈插入生成自由基中间体C。C经HAS型环合生成菲啶产物,碱再生NHC完成循环。图5. NHC催化自由基反应机理(来源:Org. Lett.)研究优势绿色化学:无需过渡金属或光敏剂,操作简便,符合氧化还原中性条件。高效性:反应条件温和,底物普适性强,适用于复杂分子合成。创新性:首次实现NHC催化烷基自由基对异腈的插入反应,为杂环构建提供新策略。研究支持与作者基金支持:中央高校基础科研业务费、广东省基础与应用基础研究专项基金、广东省功能超分子配位材料重点实验室开放基金。作者贡献:硕士生李倩蓉在王成明、周聪颖教授指导下独立完成实验。该研究为杂环化合物的绿色合成提供了新方法,具有重要学术价值和应用前景。
时间:2026-02-13 09:20:56
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