3月，我校松山湖医工融合创新中心、化学工程与能源技术学院王晓季教授团队在有机化学TOP期刊《Organic Letters》上在线发表题为Photocatalytic in-situ media-promoted cascade for direct synthesis of long-chain aryl ketones via γ-C(sp³)-H activation的最新研究成果。化学工程能源与技术学院青年教师王强博士为论文的第一作者，我校2022级应用化学卓越班本科生丘思慧同学为该论文的第二作者（即学生第一作者）。东莞理工学院为论文的第一单位。
长链芳基酮是一类重要的有机化合物，兼具芳香体系与羰基官能团的结构特点，赋予其良好的结构稳定性与多样的反应活性。这类骨架广泛存在于天然产物、药物分子及功能材料中。此外，酮羰基可作为进一步官能化的有效位点，用于构筑复杂分子结构。传统的长链芳基酮合成方法包括Friedel-Crafts酰基化、一氧化碳插入、醇氧化及烯烃氧官能化等。然而，这些方法往往依赖预官能化底物、强路易斯酸或当量金属试剂，限制了官能团耐受性与操作简便性。近年来，光催化烯烃氧官能化策略被发展为合成芳基酮的有效工具，以DMSO作为终端氧化剂。但这些方法普遍依赖活化烯烃来稳定碳正离子中间体并促进Kornblum型氧化，且需要当量外源碱来终止氧化步骤，带来成本与环境负担。另一方面，基于分子内1,5-氢原子转移（1,5-HAT）的远程官能化策略近年来受到广泛关注。例如，马艳娜课题组报道了通过1,5-HAT过程实现1,6-氟烷基酮的直接合成，但仍依赖苯甲酸银（AgOBz）作为自由基引发剂与碱，在环境友好性与成本效益方面存在提升空间。
图1 光催化烯烃氧化羰基化合成策略
在此项工作中，王晓季教授团队开发了一种全新且绿色的光氧化还原催化策略。该工作巧妙利用了可见光催化与 1,5-氢原子转移（1,5-HAT），并以二甲基亚砜（DMSO）作为反应介质促进原位级联反应，成功实现了原本惰性的脂肪族酰胺γ-位 C(sp³)-H键的精准活化与转化。这一方法不仅条件温和，N-叔丁基取代的酰胺可以在温和条件下转化为氰基化合物，方便其进一步官能团化。
图2 放大反应以及产物衍生化
为探究反应路径，进行了系列实验。光开关实验表明，无光照时反应完全停止（图3a）。循环伏安与荧光淬灭实验证实，激发态光催化剂被底物1a氧化淬灭，从而启动反应，而烯烃2a无此作用（图3b, 3c）。自由基捕获剂（TEMPO、BHT）可几乎完全抑制反应，并检测到自由基加合物生成；此外，加入1,1-二苯基乙烯后同时得到自由基衍生产物与目标产物。这些结果均支持反应经历自由基途径（图3d, 1−3）。对照实验排除了产物由醇中间体转化而来的可能（图3d, 4）。
图3 机理探究
值得一提的是，该论文的学生第一作者为我校2022级应用化学卓越班本科生丘思慧同学，其在研究过程中深度参与了核心实验工作，体现了学校在创新人才培养方面的初步成效。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6c00074。
（撰稿：王强；一审：王晓季；二审：尹华勤；三审：李长平）
