CJC | Report-余达刚、章炜等：可见光促进硫酚催化CO2参与的烯烃碳羧基化反应：合成氧化吲哚-3-乙酸衍生物-上海善施科技

Visible-Light-Driven Thiolate-Catalyzed Carbo-Carboxylation of Alkenes with CO₂: Facile Synthesis of Oxindole-3-acetic Acid Derivatives

You-Yang Jiang, Zhen Chen, Yuan-Xu Jiang, Wen-Jing Zhu, Jin-Cheng Xu, Jian-Heng Ye, Wei Zhang,* and Da-Gang Yu*

Herein, we present a visible-light-driven carbo-carboxylation of alkenes with CO₂ via catalytic electron donor-acceptor (EDA) complex activation. A variety of oxindole-3-acetic acid and derivatives were generated in moderate to excellent yields from N-arylacrylamides and CO₂. Mechanistic studies revealed the formation of an EDA complex between catalytic thiolate and alkene. Notably, this redox-neutral reaction features mild, transition-metal and photocatalyst-free conditions, good functional group tolerance and broad substrate scope. Furthermore, the facile synthesis of key intermediates in natural products underscores the utility of this methodology.

可见光促进硫酚催化CO2参与的烯烃碳羧基化反应：合成氧化吲哚-3-乙酸衍生物

二氧化碳（CO₂）具有廉价易得、无毒且可再生等优点，是合成化学中理想的碳一合成子。将其转化为高附加值化学品，符合绿色可持续的发展目标。近年来，光催化CO₂转化由于具有独特的活化机制和温和的反应条件等优势，已成为当前合成化学领域的重要研究方向。其中，可见光催化CO₂参与的烯烃双官能团化羧基化反应，因其具有经济性高和产物结构复杂多样等优点，已经成为快速构建复杂羧酸及其衍生物的重要合成策略之一（Acta Chim. Sinica. 2019, 77, 783; Chin. J. Chem. 2024, 42, 2249.）。

另一方面，由于氧化吲哚-3-乙酸是许多药物分子中常见的结构单元和天然产物全合成中的关键中间体（J. Med. Chem. 2008, 51, 5271; Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8748.），发展氧化吲哚-3-乙酸骨架的高效构建方法备受关注。目前，该类骨架的合成主要局限于过渡金属催化邻位卤素取代N-苯基丙烯酰胺与不同C1合成子的Heck反应（J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6500; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 12199; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 9225; Chem. Eur. J. 2022, 28, e202103670），大多存在底物需要预先官能团化和反应步骤繁琐等不足。因此，如何利用简单易得的原料直接高效构建氧化吲哚-3-乙酸类化合物，是该领域亟待解决的问题。

基于近年来可见光诱导电子供体-受体（EDA）复合物的研究进展以及CO₂高值化转化的前期研究基础（综述：Acc. Chem. Res. 2021, 54, 2518; Sci. Bull. 2023, 68, 3124; Acc. Chem. Res. 2024, 57, 2728。代表性论文：Nat. Catal. 2021, 4, 304; Nat. Catal. 2022, 5, 832; Nature 2023, 615, 67; Nat. Catal. 2023, 6, 959; Nat. Synth. 2024, 4, 394.），四川大学化学学院余达刚教授和华西公共卫生学院（华西第四医院）章炜特聘副研究员合作，发展了一种可见光促进硫酚催化CO₂参与的烯烃碳羧基化反应，在温和条件下实现了氧化吲哚-3-乙酸衍生物的快速合成。该策略无需过渡金属催化剂和光敏剂的参与，在氧化还原中性条件下，以简单易得的N-芳基丙烯酰胺作为起始原料实现了一系列氧化吲哚-3-乙酸衍生物的高效高选择性合成，展现出良好的官能团兼容性以及优异的原子经济性和步骤经济性。机理实验表明，N-芳基丙烯酰胺与硫负离子之间形成了关键的EDA复合物，随后受光激发后发生单电子转移（SET），生成硫自由基和N-芳基丙烯酰胺自由基阴离子。该自由基阴离子进攻CO₂生成烷基碳自由基，随后发生分子内自由基环化，最后与硫自由基通过氢原子转移（HAT）过程实现芳构化，得到目标羧酸盐的同时再生硫酚催化剂（图1）。此外，目前并不能排除EDA复合物在光激发后实现CO₂单电子还原得到CO₂自由基阴离子，进而进攻N-芳基丙烯酰胺，得到相同中间体的可能性。

图1.可见光促进硫酚催化CO₂参与烯烃的碳羧基化反应

上述研究结果作为Report发表于Chin. J. Chem. 2025, 43, 2341—2346. 。该项工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、四川省科技计划项目、中央高校基本科研业务费专项资金以及南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室开放课题基金的资助。同时得到了四川大学分析测试中心王晓燕老师、化学学院李静老师和邓冬艳老师在化合物表征方面给予的大力支持，以及南昌大学胡昱老师的指导和帮助。