可见光诱导无光催化剂条件下乙烯基砜与醇的直接氢烷基化反应研究

研究人员针对γ-羟基砜合成中传统方法依赖光催化剂/金属的问题，开发了无光催化剂、无金属的可见光诱导乙烯基砜与醇的氢烷基化新策略。该反应在温和条件下直接构建C-C键，为合成重要砌块γ-hydroxy sulfones提供了绿色高效途径，具有重要合成化学价值。

　　

在有机合成化学领域，γ-羟基砜（γ-hydroxy sulfones）作为重要的合成砌块，广泛应用于药物分子和功能材料的构建。传统合成方法通常需要依赖过渡金属催化剂或光敏剂（photosensitizers），这些条件不仅成本高昂，还可能带来重金属残留和环境负担。近年来，可见光催化（visible light-induced photocatalysis）因其绿色温和的特性受到广泛关注，但现有体系仍普遍依赖外源性光催化剂（如贵金属配合物或有机染料），制约了其工业化应用潜力。

针对这一挑战，Belgrade大学的Branka Krnjaja团队在《European Journal of Organic Chemistry》发表创新性研究，开发了首个无光催化剂（photocatalyst-free）的可见光诱导氢烷基化（hydroalkylation）体系。该研究突破性地实现了乙烯基砜（vinyl sulfones）与醇类（alcohols）的直接C-C键偶联，在温和条件下高效制备γ-羟基砜类化合物。这一发现为绿色合成提供了新范式，解决了传统方法对辅助试剂的依赖性问题。

关键技术方法包括：1）可见光照射反应条件优化（400-450 nm蓝光LED）；2）无金属/无光催化剂反应体系设计；3）底物范围拓展实验（涵盖苯甲醇衍生物及脂肪醇）；4）机理验证实验（自由基捕获、氘代标记等）。所有反应均在室温、空气氛围下进行，使用常规玻璃器皿即可完成。

【反应条件优化】

通过系统筛选光源波长、溶剂效应和反应时间，确定最佳条件为：蓝光LED（450 nm）照射，乙腈溶剂，室温反应24小时。控制实验证实反应严格依赖可见光激发，且无需任何外源性氧化还原试剂。

【底物普适性研究】

研究测试了28种醇类底物（包括苄醇、烯丙醇和脂肪醇）与苯乙烯基砜的兼容性，收率达45-92%。值得注意的是，含有吸电子基（如硝基、氰基）的芳香醇表现优异，而脂肪伯醇也展现出良好反应性，证明该策略具有广泛适用性。

【机理研究】

通过自由基捕获实验（TEMPO抑制）和氘代标记研究，提出反应可能经历：1）可见光激发乙烯基砜形成激发态；2）醇的α-C-H键均裂产生烷基自由基；3）自由基加成-质子转移串联过程。动力学同位素效应（KIE=3.1）支持C-H键断裂为决速步骤。

该研究实现了三大突破：1）首次开发无外源性光催化剂的可见光驱动氢烷基化反应；2）建立原子经济性高的C-C键构建新策略；3）为γ-羟基砜库的绿色扩建提供通用平台。相较于传统方法，该体系避免使用贵金属、操作简便（空气氛围）、底物范围广，对制药和材料科学具有重要应用价值。作者特别指出，乙烯基砜的强吸电子特性使其可作为"自由基阱"（radical acceptor），这一发现为设计其他无催化剂光反应提供了新思路。未来研究将聚焦于反应机理的精确解析及不对称版本的开发。