福州大学最新Nature

一、导读

大多数复杂分子包含由碳-氧组成的官能团 (C-O)键。合成这类分子的一个特别有吸引力的策略是将相对惰性的碳-氢(C-H)键(在简单前体分子中普遍存在)通过C-H氧化的过程中转化为C-O键。大自然遵循这种策略，大量次级代谢产物的合成，如抗疟疾药物青蒿素，通过使用酶来实现C-H键之间的选择性。在复杂环境中实现可控的、位点选择性的C-H氧化反应方面，已经取得了巨大进展。然而，同时氧化多个C-H键仍然非常困难，特别是当这些键彼此相邻时，过度氧化的风险非常严重。接下来的挑战是开发一种化学策略，它具有足够强的氧化性，可以影响多次C-H氧化，同时又有足够的选择性，可以避免底物的过度氧化。

二、成果掠影

近日，福州大学叶克印教授与康奈尔大学Tristan Lambert教授报告了通过光电共催化策略，对两个或三个连续的C-H键进行选择性加氧，使简单的烷基苯或三氟乙酰胺转化为相应的二或三乙酰氧基化物。值得一提的是，该过程可以通过酸添加剂的改变实现选择性地合成二氧化或三氧化产物。

相关成果以“Electrophotocatalytic Oxygenation of Multiple Adjacent C–H Bonds”为题发表在国际顶级期刊Nature上。

三、核心创新点

通过在光电催化反应体系酸添加剂的改变，能够调控的选择性生成两个氧官能团/三个氧官能团的产物。

首次实现了邻位连续碳氢键的多氧化反应。

四、数据概览

图1 多重C-H键的氧化作用。

图2 光电催化近邻C-H二氧化的底物范围。

图3 光电催化近邻C-H三氧化。

图4 三氟乙酰胺的邻C-H二、三氧化及光电催化多重邻C-H氧合的合成应用。

五、成果启示

文章报道了利用光能和电能来促进化学反应，实现了两个或三个相邻的C-H键的选择性氧化，使简单的烷基芳烃或三氟乙酰胺转化为它们相应的二或三乙酰氧基酯。值得注意的是，通过酸添加剂的改变实现选择性地合成二氧化或三氧化产物。该工作首次实现了邻位连续碳氢键的多氧化反应，为增加分子复杂度和药物分子后期修饰合成提供的新的思路。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05608-x

本文由张熙熙供稿