eosinY/CuI光照下引发δ-杂原子烯丙基自由基的形成及偶联反应研究

Allyl radical is important in organic chemistry not only because its stability, also because it's feasible to migrate. According to reports, the functional reaction can be realized in α and β position through radical addition. However, no report is disclosed for functionalization or cyclization in r position. Recently, we found the N-cinnamylaniline can be converted into 4-phenyl-1,4-dihydroquinoline through intramolecular dehydrogenation coupling reaction in the present of eosinY/CuI. On the basis of research, we plan to study the formation of δ-O, S, N allyl radical promoted by eosinY/CuI and develop the intramolecular radical coupling reaction with arenes, alkenes, imines and alkynes.

烯丙基自由基由于具有较好的稳定性，同时容易发生双键移位和自由基迁移，在官能团化反应和环系构建中具有重要作用。文献报道烯丙基自由基的形成方法主要定位于烯丙基的α 位和β位，通过自由基加成反应实现该位置的官能团化。而如何在烯丙基杂原子的r位选择性形成δ-杂原子烯丙基自由基，并实现该位置的官能团化或环化反应，尚未得到解决。近期研究中我们发现，eosinY/CuI可以促进N-肉桂基苯胺形成δ-氮烯丙基自由基，并发生分子内的脱氢偶联反应，形成二氢喹啉类化合物。在此基础上，本项目拟对eosinY/CuI促进的δ-氮、氧、硫杂烯丙基自由基的形成，及与芳烃、烯烃、亚胺和炔烃的分子内偶联反应进行研究。

在eosinY/CuI 促进的烯丙基胺与芳烃之间的分子内自由基偶联反应研究中发现，通过eosinY/CuI 的协同催化N-肉桂基苯胺只能以10%的收率得到预期产物。进一步对催化剂、添加剂和反应溶剂的优化，均未能明显提高反应收率。后期通过改进方案，我们设计了一种更加温和、简便、环保的实验方法，该方法无需催化剂参与，底物通过形成EDA复合物或者发生碳氧键均裂形成自由基中间体，进而引发后续反应。在研究碳氮偶联的反应中，我们发现以全氟碘代丁烷做添加剂时，2-乙烯基苯甲酰胺可以与其形成EDA复合物，形成N的自由基中间体，进而发生碳氮偶联，得到一系列的异吲哚酮类衍生物。该研究成果已发表：Adv. Synth. Catal. 2020, 362, 1972-1976. 在研究碳碳偶联的反应中，我们发现邻氨基二苯甲酮类衍生物，在光照下可以自发发生碳氧键均裂，形成双自由基中间体，随后通过1，6氢迁移和自由基偶联得到一系列的吲哚类衍生物，整个过程无需催化剂参与。该研究成果发表在Green Chem., 2019, 21, 5521-5527上。同时我们发现，当苯甲酰基被醛基取代时，会发生1，4氢迁移，进而得到脱醛的产物，而传统的脱醛需要过渡金属参与，通过金属离子与羰基的螯合和还原消除，以达到脱醛的目的。通过进一步的研究我们发现，反应有构象选择性，底物比较倾向于通过碳氢键的旋转形成H-state，进而发生脱羰基反应。该研究成果发表在 Green Chem., 2020, 22, 3421-3426上。目前光照下底物基于自催化发生的氧化反应和分子间自由基偶联反应仍在进一步研究中，研究成果有望在后续报道中展示。