余达刚课题组实现可见光催化CO2参与的吲哚还原去芳构化-羧基化反应

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还原偶联反应是构建碳碳键的重要方法之一，具有原料稳定、来源广泛，操作简单和步骤经济性高等特点。利用廉价易得的不饱和烃参与多组分还原偶联反应，可以简洁高效地构建复杂结构，在合成化学中具有重要应用前景。近年来，人们利用过渡金属催化以及金属参与的协同催化体系，在多组分还原偶联反应领域取得了一系列创新性成果。然而，由于生成的有机金属物种中间体通常活性较高，容易发生β-H消除和原位两组分还原偶联反应等副反应；此外，由于（杂）芳烃具有芳香性，其参与的多组分还原偶联反应鲜有报道。因此，需要发展新型策略实现高选择性多组分还原偶联反应。

       我院余达刚教授课题组一直致力于绿色有机合成化学研究，主要集中于二氧化碳（CO2）资源化利用和可见光催化，发展了可见光促进的CO2高效转化新策略和新方法（ACIE 2017, 56, 15416; OL 2017, 20, 190; ACIE 2018, 57, 13897; JACS 2018, 140, 17338; OL 2018, 20, 3049; Nat. Commun. 2019, 10, 3592）。针对CO2参与多组分还原偶联反应中存在的挑战，不同于以往过渡金属催化的双电子氧化加成过程，余达刚教授团队利用“连续单电子转移（successive single-electron transfer, SSET）”策略，基于“自由基-碳负离子”反应历程，成功实现了第一例可见光促进CO2参与的吲哚类化合物的还原去芳构化-羧基化反应。在该工作中，余达刚教授团队在无过渡金属、较低的光催化剂用量以及一个大气压CO2 的温和条件下高选择性地实现了吲哚类化合物的还原去芳构化反应，为合成重要的吲哚-3-羧酸类化合物提供了新方法。机理研究证明苄基自由基及苄基负离子可能是反应的关键中间体。
       该研究不使用过渡金属催化剂，避免有机金属物种中间体的形成，有效抑制了芳基卤代物原位羧基化产物的形成，实现了良好的化学选择性和区域选择性，为CO2利用、可见光催化及还原偶联反应的发展提供了新的思路。
       该研究成果发表在《Nature Communications》上，题目为“Reductive Dearomative Arylcarboxylation of Indoles with CO2 via Visible-Light Photoredox Catalysis”。四川大学博士后、内江师范学院访问教师周文俊教授为论文第一作者、博士生王哲昊为论文共同一作。通讯作者为余达刚教授，四川大学为本文的第一作者单位和通讯作者单位。特别感谢国家自然科学基金、霍英东基金、四川省科技厅、四川大学和华东师范大学的经费支持。
       全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-17085-9
       文章来源：四川大学
           余达刚教授目前就职于四川大学化学学院，绿色化学与技术教育部重点实验室。2007年，以 “优秀毕业生”的身份毕业本科于四川大学化学学院。同年进入北京大学化学与分子工程学院，师从施章杰教授。2012年起，德国明斯特大学从事博士后研究（洪堡学者），导师为Frank Glorius教授。2015年1月开始，在四川大学化学学院，担任教授，博士生导师。主要研究方向包括：绿色有机合成化学（二氧化碳利用）、过渡金属催化方法学（铜、铁等廉价金属催化）、功能分子构建新方法研究（杂环、羧酸合成）等。近几年来，在二氧化碳参与的有机化学反应研究方面取得了可喜进展，在国内外重要学术刊物上发表近50篇高水平论文。近年来获得霍英东青年教师基金、 “Asian Journal of Organic Chemistry” Early Career Researchers in China、2017 ACP Lectureship Awards to Japan、2017 Thieme Chemistry Journal Award、2017年四川大学优秀本科毕业论文二等奖指导教师、2016年四川大学青年科技人才奖、2016年四川大学优秀本科毕业论文一等奖指导教师、2016 “Organic Chemistry Frontiers” Emerging Investigators、2013年Reaxys PhD Prize (Finalist)、2012年陶氏化学可持续发展创新奖(特等奖)、2012年北京大学“学术十杰”、化学与分子工程学院优秀博士论文、2011年SciFinder Recognition in Excellence Program for OMCOS16、2011年北京大学化学与分子工程学院“化学之星”、2010年北京大学“三好学生”、“常青特等奖学金”  多种学术奖励。