综述:丙炔自由基的形成与转化研究进展

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:European Journal of Organic Chemistry

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了丙炔自由基(propargyl radical)在有机合成中的关键作用,重点探讨其与联烯自由基(allenyl radical)的互变异构机制对反应多样性(如丙炔化合物/联烯合成)的调控,并指出化学选择性/对映选择性控制是该领域核心挑战。

  

丙炔自由基的生成途径
作为含碳碳三键的关键活性中间体,丙炔自由基(C3H3·)可通过光解/热解、过渡金属催化(如CuI/FeIII)或电子转移等方式产生。特别值得注意的是,炔丙位C-H键均裂(键能约90 kcal/mol)是其经典生成路径,而近年发展的电化学氧化策略显著提升了原子经济性。

动态互变与反应调控
丙炔自由基与联烯自由基的快速平衡(tautomerization)构成其反应多样性的核心。实验证实,该过程能垒仅约5 kcal/mol,导致两者浓度比受温度/溶剂极性显著影响。例如在极性溶剂中,联烯自由基占比可达70%,这直接决定了后续捕获产物类型——亲电试剂倾向于进攻丙炔自由基sp杂化碳,而亲核试剂则优先与联烯自由基sp2碳结合。

选择性控制突破
对映选择性功能化需克服自由基平面结构的固有挑战。最新研究通过手性镍催化剂(如NiII-BOX体系)实现了丙炔基的不对称加成,ee值突破90%。理论计算表明,催化剂通过空间位阻迫使自由基中间体采取特定构象是关键。此外,氢键导向模板(如硫脲衍生物)可精确调控联烯产物的Z/E选择性。

前沿应用展望
该体系已拓展至生物活性分子合成,如通过自由基接力策略构建炔丙基修饰的甾体骨架。值得注意的是,丙炔自由基捕获产生的环丙烷化产物(含张力环)在抗肿瘤先导化合物开发中展现出独特优势。未来研究需进一步解决多自由基协同活化的时空控制难题。

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