作为天然和人造化学原料分子中最常见的官能团之一，Csp2=Csp2键的化学衍生化是有机合成研究的热门领域，尤其是在双官能团化修饰方面。与传统的串联成键双官能团化相比，Csp2=Csp2键的“裂解-修饰”策略为分子结构重组提供了一种互补的方法。目前，研究主要集中在过渡金属介导的复分解（非氧化还原）和臭氧断裂（氧化）策略上。近期，有研究报道使用硝基芳烃作为温和替代的氧化剂，在紫光激发条件下介导烯烃的氧化断裂。在这些研究中，双键两端的碳原子（Csp2）在反应过程中保持同步的氧化态变化。
香港科技大学黄湧教授和深圳湾实验室陈杰安研究员团队一直致力于开发可见光催化的碳-碳键裂解新策略，先后实现了无张力脂肪醇和烷基芳烃的Csp3−Csp3选择性裂解反应（Cell Rep. Phys. Sci. 2022, 3, 100763; J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 12284）。近日，合作团队报道了一种可见光催化芳基烯烃裂解的新策略。与常规氧化裂解反应相比，该方法在无外源氧化剂的条件下实现了碳氢化合物Csp2=Csp2键的歧化裂解，同时生成还原性（Csp3）及氧化性（Csp2=O）产物片段。相关成果在线发表于《自然通讯》（Nat. Commun. 2024, 15, 6227）。
机理实验证明，芳基烯烃类可被激发态吖啶盐类光催化剂单电子氧化生成阳离子自由基（相关研究见：Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 6896; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2174; iScience 2020, 23, 10139）。随后，水分子发生anti-Markovnikov加成和氢迁移（HAT），生成核心醇中间体，继而发生PCET诱导的β-Csp3−Csp3键裂解及烷基自由基的HAT。由于高活性的氧自由基物种可能发生BHAT，因此，HAT试剂的选择至关重要。结果显示，酯基类硫醇EtO2CCH2SH可以高效促进反应。
基于新建立的催化策略，研究团队考察了各类芳基烯烃骨架的普适性。水分子加成具有完整的anti-Markovnikov选择性，双键裂解具备单一选择性，更稳定的自由基优先发生HAT，生成还原型碎片分子。该反应具备良好的官能团容忍性，常规条件下难以兼容的羟基和不饱和键均未对反应产生实质影响。根据团队此前报道，芳基丙醇类化合物也可发生PCET诱导的β-Csp3−Csp3键裂解，基于此，本策略也实现了非活化烯烃的歧化型裂解。此外，通过引入氘源（D2O），这一氧化还原中性的光催化策略可制备传统方法难以获得的-CD2H片段，从易于获得的芳基烯烃中导向这一稀有的官能团模块，具有潜在的药物化学应用价值。
以上工作由香港科技大学黄湧教授/深圳湾实验室陈杰安研究员共同指导，深圳湾实验室-中国科学技术大学联培博士后廖柯，香港科技大学博士生方玉琦为该论文的共同第一作者，为本文做出贡献的作者还有深圳技术大学本科生盛磊。以上工作依托于深圳湾实验室坪山中心，得到国家自然科学基金委员会、香港研究资助局资助的支持。
全文链接（点击链接跳转）：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50624-2
黄湧课题组主页：http://www.huangresearch.org/
陈杰安课题组主页：https://chen.szptmc.cn/
博士后招聘：https://www.szbl.ac.cn/careers/recruitment/716.html
研究助理招聘：https://szbl.zhiye.com/social/detail?jobAdId=ce27339c-3951-4f57-8d07-03f4614bf5d7
撰稿：廖柯