惰性碳-碳键的断裂在有机合成中具有重要的意义。此类键的直接裂解可以为复杂分子结构的组装提供一种新的非传统的方式。传统上，碳-碳键的断裂主要是在具有环张力的结构中完成的，其中这些键的环张力极大地加速了断键的过程。截至目前，环状醇介导的碳-碳键断裂的研究已较为广泛，但针对线状醇的报道依旧较少。2017年以来，黄湧/陈杰安课题组与北卡罗来纳大学教堂山分校David A. Nicewicz教授合作发展了有机光敏剂与氢转移试剂的协同催化策略，成功地实现了烯烃的杂二聚反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 6896-6900），连续多取代脂肪醛（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2174-2178）及并环缩醛的合成（iScience 2020, 23, 10139），系列研究工作主要集中在吖啶盐类光催化剂与苯乙烯类底物的单电子转移（SET）上。近期，项目组设计并实现具有较高氧化还原电势的吖啶盐类光催化剂与脂肪醇类底物的直接相互作用，诱导发生质子耦合电子转移（PCET），从而实现大位阻惰性Csp3-Csp3断裂及其官能团化修饰，相关成果在线发表在Cell Reports Physical Science上（Cell Rep. Phy. Sci., 2022, 3, 100763. DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.100763）。
在底物的普适性考察中，Csp3-Csp3键断裂产生的1st、2nd、3rd烷基自由基均可被缺电子双键所捕获，以较高的产率转化为目标产物。同时，这一反应条件下所产生的烷基自由基也可发生Minisci-type反应，对多种杂环进行烷基化修饰，包括具有相对复杂骨架结构的奎宁，在标准条件下也可以60%的产率转化为目标的烷基化修饰产物。
通过机理实验证明，该反应在可见光催化条件下，有机光敏剂可与底物醇发生PCET，生成对应的烷氧基自由基，随后该自由基可发生β-断裂生成关键的烷基自由基，加成至缺电子双键底物（如A中苄烯丙二腈），并通过反向SET和质子化历程完成整个催化循环（机理A）。同时，这一条件下所生成的自由基也可在三氟乙酸和过硫酸铵的条件下，与杂环模块发生Minisci-type反应，实现杂环骨架的烷基化修饰（机理B）。
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，由北京大学深圳研究生院博士研究生廖柯、香港科技大学博士后武丰瑾合作完成，依托于省部共建肿瘤化学基因组学国家重点实验室，得到了国家自然科学基金委员会、广东省自然科学基金委员会、深圳市科技创新委员会和香港研究资助局的资助。(文字：陈杰安/廖柯）
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100763
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