近日，国际化学顶尖期刊Journal of the American Chemical Society在线发表了华中师范大学化学学院肖文精/陈加荣教授团队的最新研究成果“Energy Transfer Enabled Diradical Carbonylative Cyclization of Bicyclo[1.1.0]butanes with CO and Alkenes/Alkynes”。华中师范大学为第一完成单位，论文的第一作者为华中师范大学博士研究生李国锋，肖文精教授和陈加荣教授为共同通讯作者。
华中师范大学肖文精/陈加荣教授团队长期致力于有机光化学合成研究，尤其在光催化自由基羰基化反应方面取得了一系列进展。一氧化碳作为丰富且廉价的C1原料，常被用于羰基化反应来构建各种高值的羰基化合物及其衍生物。基于一氧化碳的自由基羰基化反应是该领域前沿方向，但现有方法主要局限于单自由基前体，经历双自由基中间体的羰基化反应研究尚属空白。此外，受“逃离平面性”理念在现代药物研发中的推动，开发新颖合成方法来构筑富含C(sp3)片段、构象刚性的桥联双环烃作为芳香环的生物电子等排体的研究引起了广泛关注。相较于双环[1.1.1]戊烷（BCPs）和双环[2.1.1]己烷（BCHs）较为丰富的合成方法，双环[3.1.1]庚烷（BCHeps）的模块化合成策略仍然相对匮乏。
基于这些背景和挑战，近日该团队发展了可见光能量转移驱动的双环[1.1.0]丁烷与CO及烯烃/炔烃的双自由基羰基化环化反应。该策略通过三组分[2σ + 2n + 2π]环化，模块化构建了结构多样且高度官能化的4-氧代双环[3.1.1]庚烷骨架（>80 examples, up to 78% yield）。此外，该方法还成功拓展至环丙胺类底物，通过光催化能量转移介导的扩环羰基化反应，以良好收率获得γ-亚氨基取代的γ-内酰胺。该策略引入的羰基官能团为后续衍生化提供重要平台，进一步构建了结构多样的衍生物。密度泛函理论计算表明，该反应的成功取决于目标三组分[2σ + 2n + 2π]环化路径与[2σ + 2π]环加成及烯烃二聚路径之间的竞争。
该工作为发展双自由基羰基化反应提供了新的研究思路。
肖文精/陈加荣教授团队长期聚焦于可见光驱动的有机合成方法学研究。在可见光促进的均相能量转移、光催化资源小分子高值转化、不对称光反应以及氮自由基化学等方面，团队取得了一系列重要进展。同时，在光化学合成的产业化应用方面也获得了显著突破。团队高度重视专业人才培养和国际化交流合作，形成了鲜明的特色与优势。截止目前，团队在Nat. Rev. Chem.、Nat. Catal.、Acc. Chem. Res.、Chem. Rev.、 J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem., Int. Ed.等多个国际顶尖期刊上发表论文350余篇。
该项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及中央高校基本业务经费的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c09884 (DOI: 10.1021/jacs.6c09884)
课题组网站：chem-xiao.ccnu.edu.cn
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