TBADT/镍协同催化烯烃与醛和芳基碘化物的三组分自由基酰基芳基化反应

本研究报道了一种光/镍协同催化的三组分酰基芳基化反应，利用TBADT作为氢原子转移光催化剂，与镍催化剂协同实现了烯烃与易得醛类和芳基碘化物的直接酰基芳基化。该工作为在温和条件下从醛类直接合成β-芳基酮提供了一种通用且模块化的策略，解决了传统方法中竞争性副反应和底物限制等难题。

　　

在有机合成化学领域，酮类化合物作为基础结构单元广泛应用于药物分子和功能材料的构建。传统合成β-芳基酮的方法往往需要多步反应或使用预官能团化的底物，限制了其应用效率。近年来，利用醛类作为酰基自由基前体实现烯烃的酰基化反应引起了广泛关注，其中十钨酸盐光催化剂因其环境友好、原子经济性高等优点成为研究热点。然而，如何实现醛参与的三组分酰基芳基化反应仍面临巨大挑战，包括竞争性氢酰化反应、镍催化酰基酮形成以及潜在的Heck型偶联副反应等问题。

针对这一科学难题，华东师范大学化学与分子工程学院的研究团队在《Green Synthesis and Catalysis》上发表了创新性研究成果。他们开发了一种TBADT/镍协同催化的三组分反应体系，成功实现了烯烃与醛和芳基碘化物的直接酰基芳基化。该研究通过系统优化反应条件，发现以NiCl₂•DME为镍催化剂、dmbpy为配体、TBADT为光催化剂、Na₃PO₄为碱添加剂、丙酮为溶剂，在390 nm LED光照下可获得最佳反应效果。

研究人员采用的条件优化策略包括配体筛选、溶剂效应考察、碱添加剂选择等系统实验。关键技术创新在于利用TBADT光催化剂通过氢原子转移过程从醛类生成酰基自由基，同时与镍催化体系协同实现三组分偶联。机理研究表明反应涉及自由基途径，通过自由基捕获实验、控制实验和电化学分析等手段验证了反应机制。

在底物适用范围研究方面，工作取得了显著成果。醛类底物考察显示，脂肪醛、α-取代醛、环烷基醛以及带有供电子基团的芳醛都能顺利参与反应，以良好收率得到目标产物。烯烃底物研究证实，各种丙烯酸酯、乙烯基酮和丙烯腈等α,β-不饱和化合物都具有良好的反应性。芳基碘化物适用范围研究进一步证明，不同取代模式的芳基碘化物，包括给电子和吸电子基团取代的底物，都能以中等至良好的收率获得相应产物。

特别值得关注的是，研究人员还探索了该反应的不对称版本，使用2,2'-联咪唑类手性配体实现了70%的对映选择性，为后续手性控制研究奠定了基础。在合成应用方面，该反应成功实现了克级规模制备，并通过后续衍生化反应合成了γ-内酯、羧酸、酯和酰胺等多种有价值化合物，展示了良好的应用前景。

机理研究部分通过一系列精心设计的实验揭示了反应的内在过程。自由基捕获实验证实了酰基自由基和烷基自由基的参与，排除了Heck型偶联反应路径。光开关实验表明反应完全依赖光催化，排除了自由基链反应机制。研究人员还合成了Ph-Ni(II)络合物，通过化学计量反应和催化实验证明了碳中心自由基与Ni(0)物种的捕获是反应的关键步骤。

基于实验结果，研究团队提出了合理的反应机理：光激发的TBADT通过氢原子转移从醛生成酰基自由基，该自由基与烯烃加成产生碳中心自由基，随后被Ni(0)物种捕获形成烷基-Ni(I)中间体，再经芳基碘化物的氧化加成和还原消除得到最终产物，同时通过单电子转移过程完成催化循环。

这项研究的重要意义在于首次实现了TBADT/镍协同催化的三组分酰基芳基化反应，为β-芳基酮的合成提供了一种原子经济性高、步骤简洁的新方法。该方法避免了使用预活化的酰基试剂，直接以易得的醛类作为酰基源，具有优异的官能团兼容性和广泛的底物适应性。该工作不仅拓展了十钨酸盐光催化剂在有机合成中的应用范围，也为发展新型光/镍协同催化体系提供了重要参考，在药物合成和功能分子构建领域具有广阔的应用前景。