三氯乙腈介导的光激发自由基反应在清洁条件下实现硫化物及苄位C–H键的高效选择性氧化

研究人员针对传统氧化方法条件苛刻、污染严重的问题，开发了基于三氯乙腈(CCl3CN)的光催化自由基氧化体系。该体系在空气条件下即可实现硫化物到亚砜的高选择性转化（>20例，收率高达99%）及苄位C–H键的高效活化，具有克级制备能力且成功应用于药物分子修饰，为绿色氧化提供了新策略。

　　

在有机合成领域，硫化物氧化和惰性C–H键活化一直是极具挑战性的课题。传统方法往往需要重金属催化剂、强氧化剂或苛刻反应条件，不仅产生大量废弃物，还面临选择性控制难题。随着绿色化学理念的普及，开发温和、高效且环境友好的新型氧化体系成为研究热点。

针对这一需求，研究人员在《Organic Letters》发表了一项突破性研究。他们创新性地利用三氯乙腈(CCl₃CN)这一廉价试剂，在可见光照射和空气条件下，成功构建了无需额外催化剂的自由基氧化平台。该体系通过CCl₃CN的光激发产生氯自由基(Cl·)，进而引发硫化物或苄位C–H键的氢原子转移(HAT)过程，最终实现高选择性转化。

关键技术包括：1）光化学反应装置的搭建（波长420 nm LED光源）；2）自由基捕获实验（使用TEMPO验证自由基机理）；3）底物拓展研究（涵盖芳基/烷基硫化物及12类苄基化合物）；4）克级放大实验验证实用性。

【硫化物选择性氧化】
通过条件优化发现，仅需CCl₃CN/甲醇混合溶剂，在室温光照6小时即可将二苯基硫醚转化为亚砜（收率98%）。控制实验表明，氧气参与至关重要，而甲醇通过氢键作用稳定反应中间体。该体系对含硝基、卤素等敏感官能团的硫化物均表现优异耐受性。

【苄位C–H键活化】
针对药物分子中常见的苄基结构，体系在无溶剂条件下实现了高效氧化。例如抗炎药分子类似物4-异丁基苯乙酮可被专一性氧化为对应的酮类产物（收率92%）。同位素标记实验证实反应通过苄位C–H键的直接断裂进行。

【机理研究】
通过紫外-可见光谱检测到CCl₃CN在光照下产生Cl·的特征信号，电子顺磁共振(EPR)捕获到超氧自由基(O₂^·-)信号。提出机理：CCl₃CN受激产生Cl·引发底物C–H键均裂，生成的碳自由基与O₂结合形成过氧中间体，最终转化为氧化产物。

该研究的意义在于：1）首次揭示CCl₃CN作为"双功能试剂"（自由基前体与反应介质）的独特价值；2）建立了一种无需过渡金属的通用氧化平台；3）为药物后期修饰提供了新工具，已成功应用于降压药氨氯地平类似物的结构改造。这种将工业常用溶剂转化为高效催化剂的策略，为绿色合成提供了范式转移。