【Green Chem.】广油刘卫兵：可见光驱动的烯烃与TBHP的高区域选择性体系：实现烯烃的精准叔丁基过氧化及过氧氢化反应-上海善施科技

利用可见光驱动，在无光催化剂的条件下，广东石油化工学院刘卫兵教授课题组报道了一种芳基烯烃与叔丁基过氧化氢（TBHP）的双过氧化反应，实现了α,β-双过氧化物的区域选择性合成。据团队所知，这是首次利用TBHP同时作为叔丁过氧基和氢过氧基双功能自由基源的自由基反应。此外，当以烯丙基苯及其衍生物为反应物时，可获得烯丙基取代的过氧醇类产物。机理研究表明，氢过氧基源自叔丁过氧基团与TBHP的转化反应。

过氧基团作为优势结构基元，广泛存在于天然产物与药物分子中，在制药、生物化学及合成化学领域潜力显著。有机过氧化物凭借易转化为醇、酮及环氧化物的特性，常作为自由基引发剂、强氧化剂及关键反应中间体，因而催生了多种过氧化反应。

TBHP存在三种键断裂方式，所需能量各异。尽管O-H键断裂能垒较高，其研究最为深入。因O-O键解离能较低（≈43.6 kcal/mol），TBHP倾向发生O-O断裂，生成tBuO·通过氢攫取产生新自由基并转化为^tBuOH。而高活性·OH难以控制，通常被还原为HO⁻。近期，该课题组成功实现烯烃与TBHP的羟基官能化，证实羟基源自TBHP，并通过Cu(I)催化氧化/叔丁氧基化捕获tBuO·。

烯烃作为易得原料，其高效、区域与化学选择性双官能化方法因能一步构建复杂分子备受关注。可见光驱动催化作为绿色策略，可选择性生成高能中间体，实现传统方法难以达成的转化。该技术在合成天然产物、药物及功能材料中展现广阔前景，不仅高效构建C-C/C-X键，还可精准引入官能团。

近年来，烯烃自由基介导的官能化因其高反应活性、优异的区域选择性和广泛的底物适用性，逐渐成为有机合成领域的研究热点。与传统的离子途径相比，自由基策略通过光催化、电催化或化学引发等模式有效避免了某些官能团的相容性问题，为烯烃的多样化转化（如双官能化、氢官能化和环化反应）提供了新途径。其中，过氧叔丁醇（TBHP）作为高效且廉价的氧化剂和自由基前体，在合成化学中扮演多重角色：它不仅是自由基链式反应的经典引发剂，还是叔丁基过氧基、叔丁氧基、甲基、氧基、氢基或羟基的来源。此外，由于其能产生可控自由基物种的独特能力使TBHP成为推动绿色合成方法学、赋能药物创新和解析基本反应机制不可或缺的不可多得的首选试剂。

传统过氧醇合成法依赖氧气，但易导致-OOH脱氧转化为-OH。受自由基中继催化启发，团队推测：若能量匹配，TBHP可选择性断裂C-O键产生·OOH和·^tBu自由基。结合光激发策略，有望发展新型过氧醇合成法。据此，团队报道了首例可见光驱动、无光催化剂条件下芳基烯烃与TBHP的双过氧化反应，实现了烯烃α,β-双过氧化物的区域选择性合成。此为首次利用TBHP同时作为叔丁过氧基/氢过氧基双自由基源制备有机过氧化物。当以烯丙基苯及其衍生物为底物时，获得烯丙基取代过氧醇。该过程无需金属催化剂，凭借原子经济性优势实现无废物合成。机理研究表明：氢过氧基源于叔丁过氧基与TBHP的转化，而非TBHP直接C-O断裂产生·OOH。

Scheme 1 Photo-induced bisperoxidation of alkenes with TBHP（来源：Green Chem.）

Scheme 2 The substrate scope for synthesis of bisperoxidation products 3（来源：Green Chem.）

Scheme 3 The substrate scope for synthesis of allyl peroxyl alcohol 6（来源：Green Chem.）

Scheme 4 Synthetic applications, radical trapping experiments and light ON−OFF experiment（来源：Green Chem.）

Scheme 5 Profiles of the radical generation and transformation from TBHP: formation of the a) first and b) second tert-butyl peroxide radical（来源：Green Chem.）

Scheme 6 a) Profiles of the addition pathways for the styrene or allyl benzene substrates in the bisperoxidation pathway; b) profiles of the HAT pathways for the allyl benzene substrate in the hydroperoxidation pathway（来源：Green Chem.）

总而言之，这项工作开发了一种绿色合成方案：在无光催化剂条件下，通过可见光诱导的芳基烯烃与TBHP双过氧化反应，实现α,β-双过氧化物的合成。该方法具有反应条件温和、官能团耐受性广及优异区域选择性的特点。重要的是，该策略可实现药物衍生物（如氟比洛芬、布洛芬）的后期官能团化，为先导药物开发提供新途径。此外，烯丙基苯衍生物发生选择性氢过氧化反应，生成烯丙基取代过氧醇，拓展了底物适用范围；机理研究表明：氢过氧基（–OOH）源自叔丁过氧基（–OOtBu）与TBHP的转化反应。自由基捕获实验与理论计算证实：叔丁过氧自由基在转化过程中生成，并参与后续双过氧化/过氧化反应。尽管涉及多种自由基物种，但双过氧化物与3-苯基丙烯基过氧化物均源自过氧化反应与氢原子转移（HAT）路径产生的自由基共轭中间体；该研究所发展的TBHP-烯烃过氧化体系，将为药物合成、功能材料及绿色合成领域提供系统性指导。

论文信息：

第一通讯作者：张建涛

责任通讯作者：刘卫兵

通讯单位：广东石油化工学院

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