福州大學最新Nature

一、導讀

大多數復雜分子包含由碳-氧組成的官能團 (C-O)鍵。合成這類分子的一個特別有吸引力的策略是將相對惰性的碳-氫(C-H)鍵(在簡單前體分子中普遍存在)通過C-H氧化的過程中轉化為C-O鍵。大自然遵循這種策略，大量次級代謝產物的合成，如抗瘧疾藥物青蒿素，通過使用酶來實現C-H鍵之間的選擇性。在復雜環境中實現可控的、位點選擇性的C-H氧化反應方面，已經取得了巨大進展。然而，同時氧化多個C-H鍵仍然非常困難，特別是當這些鍵彼此相鄰時，過度氧化的風險非常嚴重。接下來的挑戰是開發一種化學策略，它具有足夠強的氧化性，可以影響多次C-H氧化，同時又有足夠的選擇性，可以避免底物的過度氧化。

二、成果掠影

近日，福州大學葉克印教授與康奈爾大學Tristan Lambert教授報告了通過光電共催化策略，對兩個或三個連續的C-H鍵進行選擇性加氧，使簡單的烷基苯或三氟乙酰胺轉化為相應的二或三乙酰氧基化物。值得一提的是，該過程可以通過酸添加劑的改變實現選擇性地合成二氧化或三氧化產物。

相關成果以“Electrophotocatalytic Oxygenation of Multiple Adjacent C–H Bonds”為題發表在國際頂級期刊Nature上。

三、核心創新點

通過在光電催化反應體系酸添加劑的改變，能夠調控的選擇性生成兩個氧官能團/三個氧官能團的產物。

首次實現了鄰位連續碳氫鍵的多氧化反應。

四、數據概覽

圖1 多重C-H鍵的氧化作用。

圖2 光電催化近鄰C-H二氧化的底物范圍。

圖3 光電催化近鄰C-H三氧化。

圖4 三氟乙酰胺的鄰C-H二、三氧化及光電催化多重鄰C-H氧合的合成應用。

五、成果啟示

文章報道了利用光能和電能來促進化學反應，實現了兩個或三個相鄰的C-H鍵的選擇性氧化，使簡單的烷基芳烴或三氟乙酰胺轉化為它們相應的二或三乙酰氧基酯。值得注意的是，通過酸添加劑的改變實現選擇性地合成二氧化或三氧化產物。該工作首次實現了鄰位連續碳氫鍵的多氧化反應，為增加分子復雜度和藥物分子后期修飾合成提供的新的思路。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05608-x

本文由張熙熙供稿