近日，生物与制药工程学院的郭凯教授团队与苏州大学的吴新鑫等合作在国际知名期刊《ACS Catalysis》发表题为“Copper-Catalyzed Site-Selective C(sp²)-H Alkynylation of Allenes”的的研究论文。该论文解决了联烯或炔的自由基加成和HAT过程的区域选择性等问题，展示了更广泛的底物范围，优异的官能团耐受性，为多样性地合成共轭烯炔提供了新策略。邱江凯教授、鲍晓光教授为论文的共通讯作者，南京工业大学的博士研究生段秀为论文的第一作者，南京工业大学为第一通讯单位。

共轭烯炔是天然产物中常见的结构单元，相应的合成方法学研究在有机化学中具有重要意义。然而，缺乏有效且兼容性强的合成方法阻碍了它们在合成化学和生物学研究中的广泛应用。在制定合成共轭烯炔的策略时，仍面临着底物制备复杂、条件苛刻、原子及步骤经济性差等问题。脂肪族C(sp³)−H键的直接炔基化已成为合成取代炔类衍生物的一种流行而有效的方法。然而，更具有挑战性的C(sp2)−H键的直接炔基化仍然鲜有报道。近年来，自由基参与的氢原子转移（HAT）策略的快速发展为C(sp2)−H键的直接炔基化提供了可行途径，但是如何控制C(sp2)−H键官能化的高选择性则极具挑战。因此，本工作使用铜盐作为催化剂，N-氟-烷基磺酰胺作为HAT试剂，在温和条件下实现了烯丙烯C(sp2−H)键自由基炔基化反应，这种方法产生了良好的收率和区域选择性。此外，作者通过一系列机理实验和理论计算进一步验证了可能的机理路径：Cu(I)与HAT试剂之间形成Cu(II)结合的N中心自由基(NCR)。Cu络合物结合的NCR物质选择性地从丙烯C(sp2)−H键上提取一个氢原子，生成丙烯基自由基Cu(II)F配合物与烷基化试剂之间的相互作用产生Cu(II)−炔，被丙烯基自由基拦截后形成中间体C，随后中间体C的还原消除产生最终产物并再生Cu(I)继续催化循环。  

综上所述，本工作在温和的条件下实现了一种新的铜催化的、位点选择性的烯丙基C(sp2−H)键自由基炔基化反应。基于该方法制备了一系列有价值的功能化烯基衍生物。DFT计算为HAT过程的化学/区域选择性和硅醚部分在烷基化试剂中作为去除基团的关键作用提供了理论见解。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.4c03688

作者：邱江凯；单位：生工学院；审核：庄伟