近日，蘭州大學科研團隊在可見光催化領(lǐng)域取得重要進展，開發(fā)了一種條件溫和、無需金屬氧化劑的三組分反應(yīng)新方法，首次實現(xiàn)了以CO2與甲酸鹽作為雙碳源，對1,3-烯炔進行精準的1,2,4-三官能團化，高效合成具有軸手性潛力的1,3-聯(lián)烯二羧酸類化合物。

1,3-聯(lián)烯二羧酸在功能材料、手性配體與藥物分子設(shè)計中備受關(guān)注。然而，自1979年該骨架被首次報道以來，其合成長期依賴于當量有機金屬試劑和多步反應(yīng)，步驟繁瑣且原子經(jīng)濟性差，制約了該類分子的深入研究和應(yīng)用。

針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊創(chuàng)新性地提出在1,3-烯炔的C2位引入三甲基硅基（TMS）作為可離去導(dǎo)向基團。在可見光激發(fā)下，甲酸鹽產(chǎn)生的二氧化碳自由基負離子（CO2??）首先將碘化物還原成碳自由基，實現(xiàn)對1,3-烯炔的自由基加成形成關(guān)鍵的自由基中間體，隨后在堿促進下TMS脫除，生成高反應(yīng)活性的聯(lián)烯自由基負離子，進而精準捕獲兩分子CO2，最終實現(xiàn)了在C2與C4位點同時引入羧基的1,2,4-三官能團化過程。該策略巧妙利用了TMS的電子與空間效應(yīng)調(diào)控反應(yīng)路徑，并使甲酸鹽同時扮演還原劑與輔助碳源的角色，整個過程無需外加金屬氧化劑，體現(xiàn)了綠色合成的理念。

在經(jīng)過系統(tǒng)篩選獲得的最優(yōu)條件下進行了底物適用性研究，無論是帶有給電子或吸電子取代基的芳基、雜芳基1,3-烯炔，還是各類烷基取代的烯炔，甚至是布洛芬、萘普生、吲哚美欣和L-薄荷醇等藥物及活性分子衍生的復(fù)雜底物，均能順利發(fā)生反應(yīng)，以中等至優(yōu)良的收率得到目標產(chǎn)物。同時，多種芳基碘和烷基碘也展現(xiàn)出良好的兼容性。

該方法的合成實用性在克級規(guī)模實驗中得到了驗證，以77%的收率成功獲得1.13克產(chǎn)物。此外，所得1,3-聯(lián)烯二羧酸可進一步衍生為二酯、二醇以及Weinreb酰胺等多種高價值中間體，為后續(xù)功能分子的構(gòu)建提供了模塊化工具。

深入的機理研究通過自由基捕獲、同位素標記、中間體分離以及熒光猝滅等實驗，證實了反應(yīng)經(jīng)歷自由基途徑，并揭示了“先脫硅、后雙羧化”的串聯(lián)過程，明確了CO2是羧基的主要來源，而甲酸鹽則主要作為CO2??的前體?；诖?，研究團隊提出了可能的催化循環(huán)機理。

該工作不僅實現(xiàn)了可見光驅(qū)動下1,3-烯炔的脫硅三官能團化反應(yīng)，為結(jié)構(gòu)獨特的1,3-聯(lián)烯二羧酸建立提供了高效、綠色的合成方法，也拓展了CO2自由基負離子化學在復(fù)雜分子精準合成中的范圍，對藥物化學、材料科學及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有積極的推動作用。

該成果在中國化學會旗艦刊《CCS Chemistry》上發(fā)表。蘭州大學為第一署名單位，博士生段東森為第一作者，通訊作者為藥學院王少華教授和朱道勇副教授。本研究獲得國家重點研發(fā)計劃（2023YFA1506404）、國家自然科學基金（22401123）、甘肅省科技計劃（23ZDFA003, 23JRRA1144, 23JRRA1028, 23CXGA0043, 24JRRA941, 24ZDFA003）、蘭州市科技計劃（2023-QN-18, 2023-1-17, 2024-1-17）及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費（lzujbky-2023-ct02, lzujbky-2023-pd08, lzujbky-2024-14, 2025CXZX-106）的資助，并依托蘭州大學天然產(chǎn)物化學全國重點實驗室和藥學院平臺完成。

論文信息：

Dong-Sen Duan, Fu Cheng, Yu He, Zong-Bo Zhang, Jia-Xin Feng, Yuan Ma, Ye Zhang, Wen Bao, Dao-Yong Zhu, Shao-Hua Wang. Photocatalytic Desilylation Trifunctionalization of 1,3-Enynes with CO2. CCS Chemistry, 2025, DOI: 10.31635/ccschem.025.202506414

編輯：王文樂

責編：彭倩