新加坡國立大學(xué)蘇州研究院（以下簡稱“新國大蘇研院”）吳杰團(tuán)隊(duì)在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然?通訊》（《Nature Communications》）上發(fā)表最新研究成果。該成果提供了一種新穎的烷烴碳?xì)滏I和脂肪醛碳?xì)滏I的直接烯基化策略，可以將豐富廉價(jià)的化工原料轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又档南N產(chǎn)物。這一策略也適用于復(fù)雜分子的后期修飾，可以選擇性地在藥物分子和天然產(chǎn)物骨架中引入碳碳雙鍵官能團(tuán)，避免了從頭設(shè)計(jì)合成路線，顯著提高了分子合成的經(jīng)濟(jì)性，有望在藥物結(jié)構(gòu)優(yōu)化、天然產(chǎn)物合成等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

碳?xì)滏I是一類基本的化學(xué)鍵，存在于幾乎所有的有機(jī)化合物中。碳?xì)滏I的鍵能非常高，碳元素與氫元素的電負(fù)性又很接近，因而碳?xì)滏I的極性很小，這些因素使得碳?xì)滏I非常惰性，在溫和條件下將碳?xì)滏I選擇性催化活化、構(gòu)建其它含碳化學(xué)鍵存在熱力學(xué)和動力學(xué)的雙重挑戰(zhàn)，是化學(xué)研究的一個(gè)基本問題，也是制約分子合成和制備獲得重大突破的瓶頸問題。而烯烴是有機(jī)化學(xué)中極其重要的一類分子，因?yàn)樗鼈冇胸S富的反應(yīng)性、可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N官能團(tuán)。以廉價(jià)豐富的烯烴為原料，直接將碳?xì)滏I烯基化是一種原子經(jīng)濟(jì)、步驟經(jīng)濟(jì)的烯烴合成策略，也是一種很有吸引力的分子修飾策略。

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，過渡金屬催化的芳烴和雜芳烴碳?xì)滏I的烯基化已經(jīng)較為成熟，但是烷烴和醛碳?xì)滏I的烯基化至今仍充滿挑戰(zhàn)，存在需要導(dǎo)向基團(tuán)、使用貴金屬和當(dāng)量氧化劑、需要大過量的碳?xì)涞孜锏葐栴}（圖1a, b）。為解決這一難題，吳杰團(tuán)隊(duì)提出利用氫原子轉(zhuǎn)移催化與鈷催化的協(xié)同策略（圖1c），實(shí)現(xiàn)簡單烷烴、脂肪醛和復(fù)雜藥物分子碳?xì)滏I的選擇性直接烯基化（圖2）。

圖1 烷烴和醛的碳?xì)滏I烯基化策略

圖2 反應(yīng)條件與代表性產(chǎn)物

該研究提供了一種高效簡潔的烷烴碳?xì)滏I和脂肪醛碳?xì)滏I的直接烯基化策略，反應(yīng)無需導(dǎo)向基團(tuán)、無需外源氧化劑、反應(yīng)條件溫和、官能團(tuán)兼容性好、具有高度的區(qū)域選擇性和反式烯烴選擇性、且使用一當(dāng)量碳?xì)涞孜铩＿@一反應(yīng)體系可以應(yīng)用于烯烴合成、藥物后期修飾、天然產(chǎn)物合成。此外，這是第一例利用氫原子轉(zhuǎn)移催化與鈷催化的脫氫偶聯(lián)協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)碳?xì)滏I的活化并構(gòu)筑碳碳鍵的報(bào)道，這也為高效選擇性碳?xì)浠罨峁┝诵碌乃悸贰?/span>

新國大蘇研院的科研工作聚焦前沿技術(shù)，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與蘇州工業(yè)園區(qū)及地方科技深融入，開展原創(chuàng)性、應(yīng)用性研究，已建立“環(huán)境與能源納米科技、智慧醫(yī)療科技、大健康食品科技”三大卓越研究中心，旨在通過產(chǎn)業(yè)化用科技賦能區(qū)域創(chuàng)新升級。目前，研究院承擔(dān)各項(xiàng)科研項(xiàng)目100余項(xiàng)，在國際著名期刊發(fā)表了700余篇有影響力的科研論文，其中1篇發(fā)表在Nature母刊，7篇發(fā)表在Nature子刊。

【專家簡介】

吳杰博士是新國大蘇研院研究員，其領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已承擔(dān)國家自然科學(xué)基金的多項(xiàng)研究項(xiàng)目。吳杰博士課題組從事流動合成、光催化有機(jī)反應(yīng)、合成自動化和綠色化學(xué)等領(lǐng)域的研究，在利用廉價(jià)易得的氣體和C-H, Si-H底物光照合成高附加值化學(xué)品中取得了突破性的進(jìn)展。于不到五年的課題組創(chuàng)立期間，先后在JACS, ACIE, CHEM, Nat. Commun.等國際一流期刊上發(fā)表論文30余篇，授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)。吳杰博士曾獲The CSJ Distinguished Lectureship Award(2020), Thieme Chemistry Journal Award(2019), NUS Chemistry Department Young Chemist Award(2018), Asian Core Program Lectureship Award(2017-2019)。