1,2-芳基杂原子化合物广泛存在于天然产物和生物活性分子中，使其成为药物开发的优势骨架结构 (图1B)。由于其独特的生物活性和潜在的医药应用价值，近年来，研究者利用光催化、电化学以及金属催化等合成手段对该类活性骨架结构进行了广泛研究。尽管取得了一定的研究进展，但是开发一个统一的合成平台，能够使用廉价和容易获得的芳烃和烯烃作为起始原料，通过简便高效的合成策略快速构建一系列1,2-芳基杂原子化合物，仍然具有很大的挑战。

图1. 反应的设计

近日，新加坡国立大学（NUS）吴杰（Jie Wu）教授（点击查看介绍）课题组和许民瑜（Ming Joo Koh）教授（点击查看介绍）课题组报道了一种温和的Ir/Fe共催化的反应体系，成功实现了1,2-芳基杂原子化合物的模块化构建，包括1,2-芳基乙胺类化合物，1,2-芳基氯化物，1,2-芳基溴化物，1,2-芳基硫氰基化合物以及1,2-芳基亚硝酸酯类化合物 (图1D)。

该反应具有很好的底物适应范围，例如芳烃、杂芳烃、苯乙烯以及复杂药物分子衍生的噻蒽盐试剂都能以中等到较好的收率得到相应的目标产物。同时，该反应体系对卤素 (F、Cl、Br)、硅基、酯基、醚、酰胺、磺酰胺、硝基、酮、腈、三氟甲基硫、二氟甲氧基以及二级胺和羟基等质子官能团都具有很好的兼容性 (图2)。

图2. 芳烃的底物范围

随后，作者考察了不同烯烃的底物适应范围，研究表明，末端烯烃、1,1-二取代烯烃、活化烯烃、Michael受体以及内烯烃都能以较好的收率得到相应的芳基叠氮化产物。同时，使用不同的亲核试剂替代叠氮源，相应的1,2-芳基杂原子产物也能以中等的收率得到目标产物 (图3)。

图3. 烯烃和其他亲核试剂的底物范围

此外，作者以工业廉价易得的丙烯气体作为起始原料，使用该合成策略实现了一系列生物活性分子的简便合成 (图4)。最后，作者通过控制实验、单晶表征、自由钟实验、开关试验以及荧光猝灭实验对反应机制进行了详细研究 (图5)。

图4. 合成应用

图5. 机理研究

本论文开发了一种温和、模块化、实用的光氧化还原/铁双催化体系，使用容易获得的起始材料，例如(杂)芳烃、烯烃和杂原子化合物，高效地实现了种类多样的具有药用价值的1,2-芳基(烯基)杂原子化合物。该方法提供了广泛的底物范围，也适用于复杂生物活性分子的后期功能化，为药物开发提供了一种实用有效的合成工具。

这一研究成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，新加坡国立大学张为钢博士为第一作者，吴杰教授和许民瑜教授为共同通讯作者。

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Modular and Practical 1,2-Aryl(alkenyl) Heteroatom Functionalization of Alkenes through Iron/Photoredox Dual Catalysis

Weigang Zhang, Tao Liu, Hwee Ting Ang, Penghao Luo, Zhexuan Lei, Xiaohua Luo, Ming Joo Koh,* and Jie Wu*

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202310978

导师介绍

许民瑜

https://www.x-mol.com/university/faculty/47854 

吴杰

https://www.x-mol.com/groups/wujie_nus 

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