共轭高分子可用于可见光驱动无钯施蒂勒耦合反应

施蒂勒耦合反应 (Stille coupling) 在有机合成中占据十分重要的位置,它能高效地实现有机锡盐与有机亲电试剂之间的耦合连接。在传统的施蒂勒反应中,金属钯在整个配位活化机理中扮演者十分重要的角色,其中包括亲电试剂的氧化加成,转移金属化以及产物的还原性消除。近些年以来,由于受金属毒性、金属及配体价格、可持续发展等因素的影响,人们逐渐对开发非金属光催化耦合反应产生了极大的兴趣。有别于金属的配位机理,非金属光催化的碳碳耦合主要建立在电子转移、自由基形成、自由基耦合、终产物的产生及催化剂的再生等基础之上。

Untitled德国马普高分子所张凯课题组通过合理的设计,采用光敏性共轭高分子为光催化剂,在可见光条件下实现碳-卤键和碳-锡键的同步活化,活化后的自由基中间产物能够相互结合形成新的有机化合物,从而成功地实现了无钯的施蒂勒耦合反应。相关结果发表在Advanced Science(DOI: 10.1002/advs.201700101)上。

开发非金属光催化剂实现有机化合物之间的相互转变对于有机合成领域具有十分重要的意义。张凯课题组首先设计出聚薁类共轭高分子并发现将这类聚合物用做光催化剂时能有效地氧化活化碳-锡键,形成相应的芳烃或者二聚体,为形成自由基中间产物提供直接的实验支撑。在此基础上,通过向体系中引入亲电试剂(芳香族卤化物),自由基中间体能快速地与亲电试剂结合形成新的化合物。此外,作者发现光生电子能拉长碳-卤键的键长使卤化物处于活化态,从而便利了自由基的进攻,提高了反应的转化率和选择性。整个反应体系展现出了很好的普适性,各种类型的碘化物都能和有机锡盐进行反应形成相应的耦合产物。通过精巧设计,以有机高分子为光催化剂实现无钯施蒂勒耦合反应极大的丰富了当前的合成方法学,为设计非金属催化剂用于催化碳碳键耦合反应提供了新的思路。

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