Z型烯烃是生物活性天然产物中的基本结构，在制备这类分子的所有方法中，炔烃的加成反应是简单、原子经济性高和环保的方法。然而炔烃的自由基加成反应主要产生热力学上更稳定的E型烯烃。所以，控制这些反应的立体选择性，分离高能的Z型烯烃，是化学合成中的一个重要挑战。近日，武汉大学雷爱文教授课题组报道了水相中可见光诱导的炔烃自由基加成反应。该反应适用于各种末端炔烃和内炔烃，并以高立体选择性得到Z型烯基膦氧化物。相关文章以“Z‑Selective Addition of Diaryl Phosphine Oxides to Alkynes via Photoredox Catalysis”为题发表于ACS Catal.（DOI: 10.1021/acscatal.8b02617）。

起初，作者以二苯基磷氧（2a）和苯乙炔（1a）为模型底物对反应条件进行了优化（Table S1）。结果表明，以H2O为溶剂、eosin Y为光催化剂、K2CO3为碱时，底物以65%的收率和较高的Z选择性（Z:E=96:4）得到目标产物3a。

（来源：ACS Catal.）

在最优条件下，作者对可见光诱导的Z选择性加成反应的适用范围进行了研究（Table 1）。结果显示，不同的末端炔烃与二苯基磷氧反应均可以中等至良好的收率和选择性得到Z型烯基膦氧化物。对位和间位含有供电子和吸电子取代基的苯乙炔均能顺利反应（3b–3o）。邻位取代的苯乙炔也是合适的反应底物，尽管存在不利的空间位阻，但也能获得较高的Z选择性（3p–3r）。卤素、羟基、甲氧基、三氟甲基、酰胺、磺酰胺等官能团在该反应中都能兼容。除了芳香族末端炔烃外，脂肪族末端炔烃也适用于这类反应（3s–3v）。最重要的是，该方法也适用于内炔烃，如1-苯基-1-丙炔和1-苯基-1-丁炔可与二苯基磷氧反应得到目标产物（3w和3x），这类化合物无法通过过渡金属催化的炔烃加成反应来合成。此外，作者对3-苯基-2-炔基-1-丙醇进行了广泛的研究，在可见光诱导条件下以良好的选择性直接获得了相应的Z型产物（3y–3ac），避免了多步操作和危险试剂的使用。

另一方面，作者以苯乙炔为偶联底物，考察了膦氧化物的范围。含甲基、甲氧基、氟的膦氧化物可以较高的Z选择性得到目标产物（3ae–3ah）。但是，亚磷酸二乙酯不能与苯乙炔反应（3ai）。令人欣慰的是，这种可见光诱导的Z选择性加成反应适用于一系列氨基酸底物，并以中等产率得到了相应产物（3aj–3al），进一步显示了该反应良好的官能团耐受性。

（来源：ACS Catal.）

最后，作者提出了初步的反应机制（Scheme 7）。首先，在光激发催化剂存在下，二苯基磷氧通过质子耦合电子转移（PCET）氧化生成了氧膦基自由基Ⅰ。接着，Ⅰ与苯乙炔反应，得到了α-烯基碳自由基II。然后，光催化剂PC·-攻击Ⅱ，通过单电子转移传递Z型烯基阴离子Ⅲ。在此过程中，作者认为苯乙炔与二苯基磷氧芳香环的π−π堆积作用大大提高了Z选择性。值得注意的是，作者得到了3ad的X射线单晶结构。二苯基磷氧分子中的一个芳香环与吡啶环在同一侧，表明芳香环之间存在π−π堆积作用。最后，III经质子转移后可得到Z型烯基膦氧化物。

（来源：ACS Catal.）

总结：作者开发了一种无过渡金属参与的可见光诱导自由基加成反应，在水相中室温条件下合成了高选择性的Z型烯基膦氧化物。该反应适用多种反应底物。这一工作不仅为Z型烯基膦氧化物的合成提供了一种有效的途径，也为自由基加成化学中立体选择性的控制提供了思路。

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