【Org. Lett.】米兰大学:N-恶唑烷酮自由基对芳烃和杂芳烃的光催化加成反应(Batch/Flow模式)


传统C–N键构建方法(如Buchwald–Hartwig胺化、Ullmann偶联)通常需要高温和预官能团化试剂,条件苛刻。N-中心自由基化学领域的最新进展为有机合成开辟了前所未有的转化途径,尤其通过光催化C–N键形成反应实现了突破性进展。在此,米兰大学(Università degli Studi di Milano)Maurizio Benaglia课题组通过可见光照射生成未被探索的N-恶唑烷酮自由基,从而实现了芳烃和杂芳烃的一种新型、高效、可持续且可扩展的C–H官能团化过程。关键的是,研究发现连续流工艺相较于标准批次条件具有更多优势,这将推动该重要转化工艺的进一步应用。本文研究亮点:
1. 反应优化和高收率:通过系统优化光催化剂、溶剂、浓度等条件,在间歇反应中获得了74% 的优良收率。通过采用连续流动化学技术,进一步突破间歇反应的限制,在更短的15分钟反应时间内,将收率提升至80%,并且反应浓度提高了10倍(从0.05 M至0.5 M)。
2. 底物适用范围广泛:该策略对多种芳烃和杂芳烃均表现出良好的普适性,多种吲哚、吡咯、苯并呋喃、蒽、苯乙烯、三甲氧基苯等芳烃和杂芳烃均能顺利反应(5b–5r),收率良好至优异。其中3-取代吲哚的成功反应为色氨酸类似物的衍生化提供了可能。
3. 反应实用性:成功从实验室毫升级规模放大到克级制备,以8 mmol规模的底物3a进行流动反应,可稳定地分离得到1.28克目标产物5a,收率保持74%,反应展现出出色的生产效率,其生产率高达3.2克/小时,证明该工艺在合成应用上具备良好的可扩展性和实用潜力。
本研究不仅拓展了氮自由基化学在合成中的应用范围,还通过流动化学技术实现了高效、可放大的光催化C–H官能团化过程,为绿色、可持续的有机合成提供了新策略。

图1. 研究背景和本文工作(图片来源:Org. Lett.)

图2. 反应优化(图片来源:Org. Lett.)

图3. 反应优化(图片来源:Org. Lett.)

图4. 底物范围(图片来源:Org. Lett.)

图5. 化合物结构(图片来源:Org. Lett.)
图6. Stern-Volmer图(图片来源:Org. Lett.) 图7. 拟议的反应机理(图片来源:Org. Lett.)

论文信息:
Sara Ferrario, Sergio Rossi, NiccolòIntini, Julia Bruno-Colmenarez, Marcus Baumann, Maurizio Benaglia*. Photocatalytic Addition of N-Oxazolidinone Radicals to Arenes and Heteroarenes in Batch and in Flow Mode. Org. Lett., 2025
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