摘要：哈工大（深圳）理学院夏吾炯教授、郭林副教授研究团队在可见光催化研究领域取得新进展。该项研究在廉价金属铁催化的条件下实现了惰性烷烃sp3碳氢键的直接硼化、硫醚化和亚砜化反应
近日，在国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市基础研究等项目的支持下，哈工大（深圳）理学院夏吾炯教授、郭林副教授研究团队在可见光催化研究领域取得新进展。该项研究在廉价金属铁催化的条件下实现了惰性烷烃sp3碳氢键的直接硼化、硫醚化和亚砜化反应。成果以“Iron-Catalyzed C(sp3)–H Borylation, Thiolation, and Sulfinylation Enabled by Photoinduced Ligand-to-Metal Charge Transfer”为题发表于化学领域顶级期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）。
脂肪族碳氢键的直接活化和官能团化反应一直是有机化学领域的难题，该过程因能将普通烷烃原料直接合成高附加值的功能化产物而备受青睐。相比于芳香族sp2碳氢键的官能团化，普通烷烃的sp3碳氢键由于其反应活性和选择性更弱，因此直接活化和官能团化极为困难。围绕这一关键问题，该研究团队提出了一种光诱导配体到金属电荷转移（LMCT：ligand-to-metal charge transfer）的合成策略。利用廉价金属铁作为催化剂，高价金属-配体络合物受可见光照射直接激发，产生活性的氯自由基物种，与脂肪族化合物的sp3碳氢键进行分子间的氢原子转移过程并引发高选择性的sp3碳氢键硼化、硫醚化和亚砜化反应。该方法表现出了非常广泛的底物范围（>150个例子），不仅包含简单烷烃分子，而且还能扩展到其他含有脂肪族碳氢键的有机小分子，包括酮类、酯类、醚类、腈类、酰胺、磺酰胺、卤化物和硅烷等，并可适用于一些药物分子和天然产物的后期修饰。为了证明该反应的应用价值，团队在连续流的方式下成功实现了烷基硼化和烷基硫醚化的克级规模制备。论文第一作者为哈工大（深圳）2021级博士研究生涂佳林，通讯作者为理学院夏吾炯教授和郭林副教授，哈工大（深圳）是论文第一通讯单位。
据了解，夏吾炯课题组长期以来聚焦绿色合成化学相关的研究工作，承担并完成了多项绿色合成化学研究方向的国家级和省部级研究项目，开展了一系列前沿研究，目前已在Chem. Soc. Rev., JACS, Angew等国际著名学术刊物上发表SCI论文160余篇。除了本项在可见光化学领域的成果外，团队在有机电化学合成领域也取得了新进展。2023年初，该研究团队与沙特国王科技大学的研究人员合作完成了一项多氟烷基的电化学选择性脱氟氢（氘）化反应研究，成果以“Organoboron Reagent-Controlled Selective (Deutero)Hydrodefluorination”为题发表于化学领域著名期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition），该论文的共同第一作者为哈工大（深圳）2019级博士研究生沈正加、沙特国王科技大学（KAUST）博士研究生朱宸，通讯作者为哈工大（深圳）夏吾炯教授、郭林副教授和沙特国王科技大学Magnus Rueping教授，合作者为哈工大（深圳）杨超教授，哈工大（深圳）是该论文的第一通讯单位。《美国化学会志》论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01082《德国应用化学》论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202217244
