近日，医药化工与材料工程学院、高等研究院的吴劼、陈健强团队在可见光促进的烯烃烷氧酰基化反应领域取得重要突破，基于氯草酸酯类化合物通过烷氧酰基自由基的转化，实现了若干药物和生物活性分子的高效合成。该成果“Efficient access toaliphatic esters by photocatalyzed alkoxycarbonylation of alkenes with alkyloxalyl chlorides”于2021年9月7日在Nature Communications上在线发表（Nat. Commun. 2021, 12, 5328.）。吴劼教授为该论文的通讯作者，陈健强博士为论文的第一作者及共同通讯作者。
羧酸及羧酸酯类化合物作为一种重要的大宗化学品，广泛存在于药物及天然产物中。目前，含有羧酸及羧酸酯类结构的上市药物多达330余种。烯烃的Reppe羰基化反应是工业上合成羧酸酯的重要方法。传统的Reppe羰基化反应的优点是以极其简单易得的石油化工产品—烯烃为原料。该类反应的缺点也相当明显，需要用到易燃易爆的有毒气体一氧化碳作为羰基来源，同时反应还需要在高温高压条件下进行。因此传统的Reppe羰基化反应通常需要特殊的反应装置和极高的安全操作规范。此外，当底物是非对称烯烃时，还会伴随着区域选择性问题，产物常常是直链型和支链型两种混合物。因此，高选择性实现烯烃的Reppe羰基化反应仍然面临巨大挑战。
烷氧酰基自由基是合成羧酸酯类化合物的崭新思路，然而产生烷氧酰基自由基的方式较少，反应条件苛刻，底物适用性窄。国际上对烷氧酰基自由基的研究很少，几乎没有受到关注。在过去两年中，吴劼/陈健强团队开发了全新的烷氧酰基自由基的产生方式，以简单易得的氯草酸酯化合物为起始原料，经过单电子还原/脱羰基化等过程，成功实现了基于烷氧酰基自由基的转化，无论是共轭烯烃、非共轭烯烃、富电子烯烃还是缺电子烯烃都能很好适用于该反应。另外，β-氯代酯类化合物经过简单的结构修饰，就可以得到相应的α,β-不饱和酯类化合物，形式上实现了烯烃C(sp2)-H的官能团化反应。
二氢萘类衍生物(1)是合成生物活性分子的重要前体，其市售价格高达37438元/5克，其主要的合成途径用两种：其一是邻溴苯甲醛经过保护/醛基化/Aldol反应/脱保护/缩合/缩合六步反应，以35%的收率得到产物1。其二则是β-四氢萘酮经过磺酰化/烷氧酰基化两步反应，得到产物2。如下图所示，利用本研究发展的方法在温和条件下，一锅法即可得到高附加值产品1。另外，市售药物奥扎格雷和奥扎格雷钠，这两种药物在抗血栓类药物领域有着极高的市场份额，利用本方法同样可以方便的得到。此外，作者还利用该反应形式合成了天然产物毒扁豆次碱。以上这些研究结果也已申请了相关专利。
研究工作得到了台州学院、国家自然科学基金、浙江省领军型创新团队、金属有机化学国家重点实验室开放基金、河南师范大学开放基金的经费支持。部分实验工作由联合培养硕士研究生涂晓东、我院2017级本科生李珂、汪思雨、季明娟、2018级本科生唐绮以及2019级本科生徐良参与完成。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25628-x
陈健强博士简介：2012年6月本科毕业于南通大学化学化工学院，2018年6月研究生毕业于兰州大学化学化工学院（获理学博士学位），同年加入南京大学化学化工学院（博士后），2019年11月入职台州学院医药化工与材料工程学院/高等研究院（讲师）。研究方向：可见光催化；小分子催化；无导向的碳氢键官能团化。
