近日，国际化学顶尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》在线发表了华中师范大学化学学院肖文精、陈加荣、余晓叶教授团队与墨尔本大学Anastasios Polyzos教授等合作完成的最新研究成果，论文题为“Visible-Light-Induced Radical Carbonylative Dearomatization of Unactivated Indoles”。华中师范大学为论文第一完成单位，博士研究生鲍丰硕为第一作者，陈加荣教授、余晓叶研究员和 Anastasios Polyzos 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。发展温和、高效且选择性可控的自由基羰基化反应，不仅能够拓展一氧化碳在有机合成中的应用边界，也为药物分子和含羰基杂环骨架的快速构建提供了新思路。
吲哚是药物和天然产物中常见的含氮杂环骨架，通过去芳构化将其转化为富含sp3碳的吲哚啉，可在增加分子三维特征的同时引入新的官能团。然而，已有分子间自由基去芳构化方法通常需要在氮原子或C3位预先安装吸电子基团。对于缺少此类活化基团的吲哚，反应易发生再芳构化；酸促进形成的吲哚鎓中间体又容易发生二聚，限制了可控的分子间官能团化。
基于这些背景和挑战，近日该团队发展了可见光促进的未活化吲哚自由基羰基化去芳构化反应。该策略将电子供体–受体(EDA)络合物的光诱导电子转移过程与自由基羰基化相结合，在抑制瞬态吲哚鎓中间体二聚的同时，经自由基交叉偶联过程一步构建了一系列结构多样的2-酰基吲哚啉衍生物 (37 examples, up to 90% yield)（图1）。值得注意的是，该反应可实现克级制备，所得产物还可经氧化进一步转化为2-酰基吲哚，在富含sp3碳的含氮杂环构建及其结构多样化中展现出潜在应用价值。为阐明反应机制，作者开展了自由基捕获实验、自由基钟实验及电子顺磁共振(EPR)实验，并结合紫外–可见吸收光谱、Job曲线分析、核磁滴定、循环伏安测试与密度泛函理论(DFT)计算，提出了可能的反应路径：未活化吲哚经酸促进的C3位质子化生成吲哚鎓中间体，并与DHP形成EDA络合物；在可见光照射下，EDA络合物发生单电子转移，并经后续转化生成C2位吲哚啉自由基和烷基自由基；后者捕获CO形成酰基自由基，随后两种自由基交叉偶联，生成目标产物。
该工作拓展了未活化吲哚的去芳构化反应模式，也为利用CO构建含羰基、富含sp3碳的含氮杂环提供了新的策略。
图1. 课题研究背景以及发展的反应
近年来，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。
该项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省创新研究群体项目、河南师范大学化学化工学院开放研究基金、中央高校基本科研业务费及江西省“双千计划”的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.5282902
课题组网站：chem-xiao.ccnu.edu.cn
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