【Org. Lett.】普林斯顿大学默克催化中心Jingjia Chen:利用光氧化还原催化实现烷基醇的脱氧氰基化反应

氰基化合物在药物、农药及材料科学中具有广泛应用,尤其是烷基腈作为药物设计中的关键结构单元。然而,传统合成烷基腈的方法(如过渡金属催化的交叉偶联反应或亲电试剂的氰化反应)往往需要使用剧毒的氰源,且对空间位阻大的三级烷基腈合成效果不佳。因此,开发一种温和、通用、低毒且能合成高立体位阻烷基腈的方法具有重要意义。在此,美国普林斯顿大学默克催化中心(Merck Center for Catalysis at Princeton University)Jingjia Chen团队开发了一种基于光氧化还原催化的无金属脱氧氰基化方法,使用NHC活化醇原位生成烷基自由基,并利用低毒的对甲苯磺酰氰作为氰源,成功实现了从一级、二级和三级醇到相应腈类化合物的转化。
本文研究亮点:
1. 反应设计合理且条件温和:该研究利用苯并噁唑鎓盐(NHC)原位活化醇,在蓝光照射下通过4-CzPN光氧化还原催化剂引发单电子转移,生成烷基自由基,随后进攻低毒性的对甲苯磺酰氰,实现脱氧氰基化。所有反应组分均为必需,使用空气作为氧化剂反而不利于反应,过滤NHC缩合物或加入水作为共溶剂对反应有益。
2. 广泛的底物适用范围:多种未活化的二级醇表现良好,以50–71%的收率得到目标氰化产物。环状三级醇(包括四元、五元、六元、七元饱和杂环)成功转化为相应腈类化合物,收率为51–67%;线性醇的收率为51–84%;对于传统方法难以合成的螺环和张力环三级醇,该方法仍能以57–75%的收率高效转化。一级醇的收率相对较低,为30–39%,主要归因于相应一级自由基的稳定性较差和亲核性减弱。
3. 复杂分子后期修饰能力:该方法成功应用于沙格列汀衍生物(58%收率)和布洛芬衍生物(44%收率)的合成,展示了其在药物分子后期修饰中的适用性。含富电子杂环的药物衍生物(48–57%收率)以及非天然糖(41%收率)、羟脯氨酸(50%收率)、核苷(54%收率)等生物分子均能在反应条件下良好耐受。
本研究成功开发了一种温和、无金属、低毒性的光氧化还原催化脱氧氰基化方法,能够高效地将多种结构复杂的醇转化为相应的腈类化合物,尤其适用于三级醇和药物分子的后期修饰。
论文信息:
Carla Hümpel, William L. Lyon, Ryan E. McNamee, David W. C. MacMillan, Jingjia Chen*.
Deoxycyanation of Alkyl Alcohols Using Photoredox Catalysis.
Org. Lett., 2026, DOI:10.1021/acs.orglett.6c00711.
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