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Angew. Chem. :可见光介导下蒽或萘与双环丁烷的分子内去芳构化反应2025-07-05
近年来,双环丁烷(BCBs)的环化反应作为一种高效构建饱和3D骨架分子的方法,得到广泛发展。其中,BCBs的(1,3)环化由于具有构建双环[n.1.1]骨架(生物电子等排体)的能力而发展最多,但目前的研究主要集中于构建n ≤ 3的小环骨架,对于构建n > 3的中环以及大环骨架相对困难,相关报道较少。此外,还存在BCBs的(1,2)环化以及(1,2,3)环化这两种环化模式,由于这两种环化模式涉及相对惰性的BCBs二号位碳原子,所以发展较为缓慢,特别是BCBs的(1,2,3)环化反应,目前为止尚未被报道。

 

 

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在此研究背景下,华东理工大学施敏教授与中国科学院上海有机化学所魏音副研究员合作报道了一种可见光介导的分子内去芳构化策略,成功构建了双环[4.1.1]骨架,并首次实现了BCBs的(1,2,3)环化。

该策略将稠环芳烃(蒽或萘)与BCBs连接的底物,通过以下步骤实现多样化的环化反应:首先经过能量转移(EnT)过程生成稠环芳烃三线态双自由基中间体,随后经分子内环化以及系间窜越生成关键的开壳层单线态双自由基中间体。该中间体可能发生[4π+2σ]环加成过程以构建双环[4.1.1]骨架,或发生分子内1,4-氢原子转移(HAT)生成环丁烯中间体,再通过后续的[2π+2π]环加成反应实现BCBs的(1,2,3)环化。实验观察发现,蒽基底物仅发生[4π+2σ]环加成过程;萘基底物的反应路径则受BCBs桥头取代基影响,当BCBs桥头为芳基时倾向于发生[4π+2σ]环加成过程,而当BCBs桥头为烷基则倾向于发生1,4-HAT过程。上述机制得到控制实验、同位素标记实验、动力学研究、循环伏安测试、Stern-Volmer实验等一系列机理实验和密度泛函理论(DFT)计算的支持;此外,理论计算还揭示了BCBs桥头取代基对反应选择性影响的根本原因。

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在该工作中,作者将稠环芳烃(蒽和萘)与BCBs连接到同一分子中,通过可见光催化EnT过程成功构建了双环[4.1.1]骨架,并首次实现了BCBs的(1,2,3)环化,除此之外还发现BCBs的桥头取代基对产物的选择性具有决定性作用。该反应为合成多环3D骨架提供了一种新的有效途径,并为理解和控制反应选择性提供了机理见解。

文信息

Visible-Light-Mediated Intramolecular Dearomatization of Naphthalene and Anthracene with Bicyclo[1.1.0]butanes through Energy Transfer Catalysis

Zi-Yu Xu, Xin-Tao Gu, Yin Wei,  Min Shi

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202506073