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导读
在有机合成领域，官能团易位一直是不可或缺的工具之一，为分子的多样化修饰和功能性转化提供了新思路。众所周知，芳基官能团是药物开发中常见的官能团，存在于许多药物分子和天然产物中，是FDA批准的药物分子中最常用的环系统之一。那么，能否通过改变芳基官能团在药物分子中的位置和化学环境从而有效调控分子的药物活性呢？近日，上海科技大学的黄焕明团队开发了一种能量转移介导的1,4-芳基迁移策略，通过温和的反应条件高效地合成了一系列多取代环丙烷的结构。
正文
由于芳基官能团的重要性，利用不同策略进行的芳基迁移一直是研究的热点领域。例如，semi-pinacol重排使得1,2-芳基迁移涉及到一个碳阳离子中间体；neophyl-type重排和Truce–Smiles重排使得芳基迁移通过单电子转移产生自由基的途径发生。但是到目前为止，还没有研究表明能量转移也能用于此类反应中。上海科技大学黄焕明课题组将光催化的能量转移过程应用于芳基迁移领域，是对该领域的一点创新。
图 1 研究背景和反应设计
该过程反应条件温和，体系简单，具有良好的官能团耐受性，构建了一系列苯基环丙烷和烯基环丙烷的结构，并且可应用于复杂天然产物的合成以及药物分子的后期修饰中此外，作者利用克级实验和流动化学证明了该反应的实用性和工业价值，当反应被扩大到5 mmol的规模时仍能以优秀的收率获得目标产物。同时作者对产物进行了一系列后期衍生化修饰，包括环氧化、还原、氢化、胺解、臭氧化以及臭氧化后还原，均证明了产物的实用性。机理探究部分作者进行了自由基捕获实验、热引发实验、三线态萃灭实验、EPR实验、UV-Vis实验和Stern-Volmer荧光萃灭实验，均证明了自由基反应和能量转移机理的确定性。同时，动力学实验表明反应对于起始原料和光催化剂均为一级反应动力学，为反应机理提供了定量的动力学数据。最终得出反应机理：底物和光催化剂在能量转移的条件下产生双自由基，随之发生5-exo-trig去芳构化、在经历再芳构化、ISC和自由基偶联过程之后得到多取代环丙烷的目标产物。
图 2 合成转化和机理探究
在该工作中，黄焕明团队开发了一种新颖的芳基迁移策略，使用简单的反应条件高效地合成了一系列多取代环丙烷的结构，使用能量转移策略实现了芳基官能团的迁移。这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，上海科技大学为为唯一单位，衷心感谢国家自然科学基金委和上海科技大学的经费支持。
文献详情：
Energy-Transfer Enabled 1,4-Aryl Migration
Shu-Ya Wen, Jun-Jie Chen, Dr. Yu Zheng, Jia-Xun Han, Prof. Dr. Huan-Ming Huang
Angew. Chem. Int. Ed.2024
https://doi.org/10.1002/anie.202415495
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研究团队简介
黄焕明，研究员，博士毕业于英国曼彻斯特大学，导师是Prof. David Procter。随后在德国洪堡基金的资助下，在德国明斯特大学开展博士后研究，合作导师为德国科学院院士Prof. Frank Glorius。2011年全职加入上海科技大学，担任课题组长，国家相关青年人才项目获得者。目前以通讯作者身份在Nature Synthesis, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表论文数篇。
上海科技大学黄焕明课题组主要从事自由基化学和均相催化的研究，长期招聘有志于从事有机合成，自由基化学方向的博士后，博士，硕士以及联培学生，欢迎感兴趣的有志青年洽谈（联系方式：huanghm@shanghaitech.edu.cn）。
课题组链接：https://spst.shanghaitech.edu.cn/2021/1206/c2349a182599/page.htm
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