可见光催化氧化还原于全合成中的应用

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Introduction

可见光作为一种清洁,廉价且可再生的自然资源,其催化的光化学反应早在19世纪初就受到了化学家们的关注。基于该策略诱导的有机合成反应在19世纪70年代后期逐渐引起人们的兴趣。但是直到最近几年,随着人们对其催化机理的认识和光氧化还原催化剂的发展,可见光促进的光氧化还原催化得到了迅速的发展,并且取得了显著的成就,成为当前非常热门的研究领域之一。

报道的可见光催化反应主要是基于电子转移和能量转移两种途径。根据光催化剂激发态的猝灭形式不同,电子转移途径又可分为氧化猝灭和还原猝灭两种模式(Scheme 1)。在这些反应中,首先形成了某种较为活泼的活性中间体,即离子,自由基和自由基离子。

Scheme 1

Application

美国密歇根大学的Stephenson小组与中科院上海有机所的李昂课题组利用可见光氧化还原催化的自由基偶联反应作为关键步骤,分别实现了(+)-Gliocladin C的全合成以及吲哚林生物碱家族中Drementines A,G,F以及Indotertine A的首次全合成。在Stephenson 小组设计的反应中,利用可见光促进的吲哚与溴代吡咯吲哚林的自由基偶联反应可以快速,高效的构建C(3)-C(3’)双吲哚生物碱核心骨架。此步骤不仅条件温和,而且催化剂的应用量可以将至1mol%。且李昂等通过仿生策略实现了亚胺-烯烃环化反应的顺利进行,成功将Drementine F转化为Indotertine A。

Scheme 2

美国加州大学欧文分析的Overman等在2012年首次采用N-酰氧基邻苯二价酰亚胺作为三烷基自由基的前体,通过可见光诱导的自由基与烯酮的共轭加成反应,实现(-)-Aplyviolene 的全合成。

2013年,华东师范大学的高栓虎等人通过可见光促进的自由基串联反应合成了过氧化物,并顺利实现了天然产物(+)-Fusarisetin A及其C5异构体的全合成。

Scheme 3


利用可见光光氧化还原不仅可以产生活性自由基,而且也可以形成自由基离子中间体,该活性中间体也可以应用于天然产物的全合成中。

2014年,Stephenson课题组采用连续流动反应装置,通过可见光诱导的碎片化反应,高效的实现了(-)-Pseudotabersonine, (-)-Pseudovincadifformine和(+)-Coronaridine这三类天然产物的全合成工作。值得一提的是,流动反应的使用使得光反应能在2min内快速完成,同时能够获得高达96%的收率。同年,德克萨斯大学的Ma ,Wang和Chen利用可见光光氧化还原催化诱导的分子内环加成作为关键步骤,成功仿生合成实现天然产物Sceptrin的不对称合成。作者使用相同的策略,同样实现了Ageliferin 和Massadine的全合成。

Scheme 4

---The End

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