北理工團隊在光誘導的金催化領域取得重要進展
發布日期：2024-08-02 供稿：材料學院 夏中華 攝影：材料學院
編輯：牟雪嬌 審核：程興旺 閱讀次數：
近日，北京理工大學材料學院楊榮杰/夏中華團隊在光誘導的金催化領域取得重要進展，相關工作以“Photosensitized reductive elimination of gold(III) to enable esterification of aryl iodides with carboxylic acids”為題發表在國際知名期刊《JACS Au》。本論文的第一作者為北京理工大學材料學院博士研究生武佳文，楊榮杰教授和夏中華研究員為本文的共同通訊作者。
圖1. 光誘導金（I）/金（III）催化
近年來，配體促進的 Au(I)/Au(III)催化與反應性較低的芳基碘化物的交叉偶聯反應（如 C-C、C-N、C-S/Se 和 C-O（醇））被廣泛研究（圖 1a）。由于采用了雙齒配體，Au(I) 與 Ar-I 的氧化加成步驟可以在低溫條件下快速完成，最近的化學反應和計算也證明了這一點。盡管取得了這些進展，但通過金催化與羧酸形成 C-O 鍵的嘗試仍未取得成功。事實上，這一挑戰源于關鍵的還原消除步驟必須通過 Au(III) 羧酸鹽中間體，而這在熱力學上是不利的。 為了解決這一挑戰，近日北京理工大學材料學院楊榮杰/夏中華團隊首次報道了光誘導的金催化下實現的芳基/烷基羧酸與芳基碘化物之間的酯化反應（圖 1b）。利用二苯甲酮作為廉價而有效的光敏劑和（P, N）配體金催化劑，通過光敏化能量轉移促進了這種轉化，生成了三重態芳基-金（III）-羧酸鹽中間體。這種酯化方法對各種官能團都有很好的耐受性，而且對各種芳基和烷基（1o、2o、3o）羧酸都有很高的產率。這種光誘導金催化能量轉移的策略已被應用于其他幾種光敏化金催化反應中。
圖2. 芳基/烷基羧酸與芳基碘化物的底物范圍
在一系列機理實驗和DFT計算的基礎之上，作者提出了合理的反應機理（圖3）。
圖3. 可能的機理
上述研究工作得到了國家自然科學基金和北京理工大學青年學者啟動計劃項目的支持。
文章全文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacsau.4c00422
附作者簡介：
楊榮杰，北京理工大學材料學院教授，博士生導師。長期從事阻燃高分子材料、耐高溫耐燒蝕高分子材料、特種功能高分子材料、高性能固體推進劑等研究。主持并承擔有國家重大演示驗證項目、國家高技術研究發展計劃、科技支撐計劃、國際科技合作計劃專項、廣東省產學研項目等60余項，獲得國家技術發明二等獎1項（第1獲獎人）、省級科技進步獎1項（第2獲獎人）。
夏中華，北京理工大學材料學院特別研究員，博士生導師。中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院碩士，導師朱強；法國索邦大學Sorbonne Université博士，導師Louis Fensterbank；日本東京大學特任研究員Project Researcher，合作導師Shū Kobayashi。研究領域包括金催化，光化學與綠色催化，高分子與阻燃材料等。以第一作者或通訊作者在國際權威期刊上發表了SCI論文多篇，包括Nature Chemistry，JACS Au，Chemical Science, Organic Letters等。
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