四川大学余达刚教授课题组：可见光介导无外加还原剂的苄基季铵盐和（杂）芳腈的还原偶联反应
四川大学余达刚教授课题组发展了可见光促进的季铵盐和（杂）芳腈的还原偶联反应，在无外加光敏剂和还原剂的条件下合成了重要的二芳基甲烷类化合物。在该体系中，原位生成的副产物NMe3作为电子给体促进反应，避免了额外还原剂的加入。该体系具有底物范围广谱、易于放大和反应条件温和等特点，为二芳基甲烷类化合物的合成提供了一种高效方法。
交叉偶联反应是有机合成中构筑碳碳键的一种强有力的合成工具。相较于经典的亲电试剂和亲核试剂之间的交叉偶联反应，还原偶联反应直接使用稳定的亲电试剂，避免了有机金属试剂的预制备，具有可持续性和步骤经济性（图1a）。近年来，可见光催化的还原偶联也得到了极大的发展，其利用有机胺和Hantzsch酯代替过渡金属催化还原偶联中的当量金属还原剂（ZnEt2, Mn等），实现了一系列亲电试剂如卤代物等参与的还原偶联反应(图1b)。然而，类卤代物参与的还原偶联反应却很少报道。
图1 还原偶联反应
首先作者以季铵盐1a和对苯二腈（2a）为模板底物，对反应条件进行了系统地筛选，并确定了最优的反应条件：1a和2a在无外加光催化剂的条件下，以Cs2CO3为碱, N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂,室温下30 W蓝灯光照能以90%的收率得到目标产物3aa（图2）。
在最优条件下，他们对苄基季铵盐的适用范围进行了考察，同时对部分产物考察了Ir催化体系的效率（图3）。对于二级苄基季铵盐，其苄位为线型或环状烷基取代都能够得到良好至优异的产率。一级苄基季铵盐也能在该体系得到兼容，其苯环上含有富电子和电中性取代基的季铵盐都能以中等产率得到目标产物，多种官能团如醚、碳氟键和杂环也都能适用于该体系。值得注意的是，更有挑战性的三级碳氮键能够在Ir催化体系中以93%的收率得到相应产物（图3，式1）。
图3 季铵盐底物拓展
图4 （杂）芳腈底物拓展
为了证明该策略在合成中的潜在价值，作者进行了1a和2a的克级规模反应，能够以79%的收率得到产物3aa（式2）。
图5 自由基抑制实验
相关成果近期在线发表于Science China Chemistry. 博士生苗萌为文章的第一作者，周文俊副教授和余达刚教授为共同通讯作者。详细内容见：Meng Miao, Li-Li Liao, Guang-Mei Cao, Wen-Jun Zhou, Da-Gang Yu. Visible-light-mediated external-reductant-free reductive cross coupling of benzylammonium salts with (hetero)aryl nitriles. Sci. China Chem., 2019, doi:10.1007/s11426-019-9597-8.
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通讯作者简介
周文俊，内江师范学院化学化工学院副教授。2006年获西北师范大学理学学士学位，同年保送本校硕博连读攻读有机化学专业博士，2011年6月获理学博士学位。2011年加入内江师范学院从事教学和研究工作，2015年至今在四川大学余达刚教授课题组开展合作研究，主要集中于有机合成方法学及绿色化学相关研究。曾获“内江师范学院我最喜爱的老师”等荣誉，目前主持自然科学基金委青年基金等项目。
余达刚，四川大学化学学院教授，博士生导师。2007年本科毕业于四川大学化学学院，2012年博士毕业于北京大学化学与分子工程学院，之后作为洪堡学者在德国明斯特大学进行博士后研究，2015年回到母校四川大学开展教学和科研工作，主要围绕CO2利用和自由基化学领域的基本科学问题开展研究。曾入选2015年中组部“青年千人”、四川省“青年千人”和2016年“Organic Chemistry Frontiers” Emerging Investigators，曾获得2017年Thieme Chemistry Journal Award、2017年ACP Lectureship Awards和2018年中国化学会青年化学奖，目前主持国家自然科学基金委优秀青年基金和霍英东青年教师基金等项目。
课题组主页:
http://chem.scu.edu.cn/info/1048/3383.htm