在生物體系中進行的生物相容的成鍵與斷鍵反應有助于在分子水平研究生物體系。近年來可見光催化領域的研究發(fā)現(xiàn)可見光引發(fā)的自由基反應具有優(yōu)秀的化學選擇性，可在溫和條件下與生物大分子相容，從而提供了發(fā)展生物相容反應的新思路。中國科學院上海有機化學研究所生命有機化學國家重點實驗室的陳以昀課題組致力于發(fā)展新的可見光引發(fā)的生物相容反應，發(fā)現(xiàn)了可見光引發(fā)的基于環(huán)狀高價碘的脫硼炔基化，烯基化和脫羧炔酮化反應，以及基于酞酰亞胺的脫羧炔基化和烯丙基化反應與生物大分子相容，并且不影響蛋白酶的生物活性。惰性鍵的選擇性官能化可用于復雜分子的后期修飾以及化學生物學研究，然而該類反應在溫和條件下尤其是生物相容條件下十分困難，可見光引發(fā)的自由基反應提供了解決此問題的新思路。

　　烷氧自由基是化學與生物學研究中重要的活性中間體，可用于機理研究及化學轉化過程。傳統(tǒng)產(chǎn)生烷氧自由基的條件為加熱、AIBN/Bu3SnH、紫外光照射或強氧化劑等，雖然在有機合成中得到廣泛應用，但這些較為劇烈的反應條件對許多敏感的化學官能團不兼容，進而限制了烷氧自由基的應用。烷氧自由基氫遷移反應可以使特定位置的惰性碳氫鍵發(fā)生選擇性斷裂，從而實現(xiàn)區(qū)域與化學選擇性的碳氫官能化反應。然而烷氧自由基發(fā)生氫遷移反應后主要生成氫化產(chǎn)物、氧化環(huán)化產(chǎn)物或碳雜鍵產(chǎn)物，無法高效地進行分子間的碳碳成鍵反應。陳以昀課題組首次報道了烷氧自由基在溫和的可見光催化條件下產(chǎn)生，進而實現(xiàn)了高選擇性的碳氫烯丙基化及烯基化反應（Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 1872-1875)。該反應使用穩(wěn)定的N-烷氧酞酰亞胺作為烷氧自由基前體，適用于活化及非活化C(sp3)-H碳氫鍵的官能化。由于具有優(yōu)秀的區(qū)域和化學選擇性，并且對雜環(huán)及炔烴等官能團具有很好的兼容性，該反應可以高選擇性地進行復雜分子膽固醇的克級別后期修飾。同時該反應在水相中也可以順利進行，為進一步發(fā)展生物相容反應提供了有利條件。

　　醇是理想的烷氧自由基前體，然而由醇通過均裂的方法生成烷氧自由基在熱力學上需要較高的能量，在合成上比較困難，目前通常在過渡金屬活化和較強的氧化條件下將醇氧化產(chǎn)生烷氧自由基。烷氧自由基導向的β斷裂可以選擇性地實現(xiàn)惰性C(sp3)-C(sp3)鍵切斷，進而產(chǎn)生酮及烷基自由基。然而目前烷氧自由基導向的β斷裂主要適用于張力環(huán)醇的研究，線性醇的碳碳鍵切斷十分困難。陳以昀課題組首次報道了通過環(huán)狀高價碘對醇的活化，實現(xiàn)了醇在可見光引發(fā)的溫和條件下氧化產(chǎn)生烷氧自由基（J. Am. Chem. Soc. 2016, 128, 1514-1517）。該方法可以實現(xiàn)張力環(huán)醇和線性醇的碳碳鍵切斷及炔基化和烯基化反應，具有優(yōu)秀的區(qū)域和化學選擇性，可以應用于復雜分子石膽酸及膽固醇的后期修飾。

　　上述研究工作得到國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金委面上項目、國家千人計劃（青年項目）、生命有機化學國家重點實驗室及中國科學院的資助。

烷氧自由基在溫和的可見光催化條件下實現(xiàn)高選擇性的碳氫烯丙基化及烯基化反應

張力環(huán)醇和線性醇的碳碳鍵切斷及炔基化和烯基化反應