蘇州大學朱晨課題組Angew Chem：利用極性反轉策略實現非活化烯烴烷基化
自由基參與的烯烴烷基化反應在過去的幾十年裡得到了迅速的發展。例如，Giese等人報道的親核性烷基自由基加成至缺電子的烯烴上，得到烯烴烷基化產物（圖1A）。該反應的順利發生主要是由於兩者極性匹配。另外一種烯烴烷基化的反應類型是，烷基自由基加成至芳基乙烯上，通過p-π共軛的形式穩定自由基中間體，以實現烯烴的烷基化（圖1B）。但是，由於非活化烯烴與烷基自由基均是富電子結構，所以非活化烯烴的烷基化反應往往由於極性不匹配導致反應效果不佳。這也是有機自由基化學中一直懸而未決的難題。與此同時，發展實用高效的非活化烯烴烷基化反應可以極大地豐富碳碳鍵的構建方式，並推動有機自由基化學的發展。
圖1. 自由基參與烯烴烷基化的反應模式
蘇州大學朱晨（點擊查看介紹）課題組一直致力於利用官能團遷移策略實現多樣的烯烴雙官能團化反應研究（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 10821; J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1388; Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 4545）。另外，該課題組還將該策略進一步升級，通過“對接遷移”策略實現分子間的烯烴雙官能團化（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 17156; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 17646）。
基於“對接遷移”策略，朱晨課題組為解決非活化烯烴烷基化的問題，提出了一種新的烯烴烷基化反應策略——“極性反轉”（Polarity-Umpolung）策略（圖1C）。該策略將烷基與遷移基團通過碸（-SO2-）連接起來，普通的親核性烷基自由基巧妙地轉變成親電性的烷基自由基，從而可以極性匹配的方式與富電子的非活化烯烴反應。在對接遷移過程，烷基自由基a首先對接到烯烴上形成新的烷基自由基b，隨後引發官能團遷移。在釋放出SO2後，得到的烷基自由基經過氫原子轉移，生成雜芳基烷基化產物（圖2）。值得一提的是，該策略利用碸作為連接官能團降低了烷基自由基的親核性，再經過官能團遷移以及脫碸步驟實現了烷基自由基的“
極性反轉”。 圖2. 反應機理
該策略的底物範圍較為廣泛，活化和非活化的烯烴均可作為起始原料。通過極性反轉策略，可將肟或雜芳基和普通烷基同時引入到烯烴上，獲得大量有價值的烷基化產物。同時，很多天然產物和藥物的衍生物都可以適用於該策略，為後期引入烷基基團提供了良好的途徑（圖3）。
圖3. 部分底物範圍
該策略可以通過調節雙官能化試劑上的烷基取代基，獲得各種一級和二級烷基化產物。而且，也可以利用該策略實現難以構建的甲基化反應。除了鏈狀或環狀的烷基，溴代烷基也可以被引入產物中，為後續的官能團化提供了便利。當以氘代的烷基化試劑為底物時可以獲得氘代烷基化的產物（圖4）。
圖4. 部分底物範圍
利用該策略不僅可以實現烯烴的雜芳基化反應，還可以通過合成肟取代的雙官能化試劑構建一系列肟取代的產物。值得的注意的，該反應對於共軛的二烯、烯炔底物同樣適用，為後續的不飽和鍵官能團化提供了有效方法（圖5）。
圖5. 部分底物範圍
總結
蘇州大學朱晨教授課題組報道了自由基參與的烯烴的烷基化反應，具有策略新穎、底物適用性廣泛(全文150多個底物，活化和非活化的烯烴均可)、反應條件溫和、官能團耐受性好等特點。他們提出的極性反轉策略為烯烴的烷基化反應開拓了一種創新性的思路，豐富並進一步升級了烯烴烷基化的反應模式。
Polarity Umpolung Strategy for the Radical Alkylation of Alkenes
Jige Liu, Shuo Wu, Jiajia Yu, Chenxi Lu, Zhen Wu, Xinxin Wu, Xiao-Song Xue, Chen Zhu
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201915837
導師介紹
朱晨
https://www.x-mol.com/university/faculty/12885
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