在过去十余年,光氧化还原催化(Photoredox Catalysis)受到了广泛关注。钌、铱络合物是常用的光催化剂,但是价格昂贵、生物毒性大。铁具有储量丰富、价格低廉且生物兼容的特点,发展可见光促进的铁催化(Iron Photocatalysis)有机反应符合绿色、可持续发展的趋势。
中国科学院上海有机化学研究所天然产物有机合成化学重点实验室金健课题组致力于发展新的铁催化体系,探索在可见光照射条件下铁催化剂与有机化合物之间的电子转移现象,由此实现各类新的有机合成反应。在研究中发现,多种含氮(氧)配体都能与三价铁形成吸光度大为增强的络合物,以此为催化剂,与羧酸类反应物配位之后,在可见光的照射下,可以生成羧酸自由基。如果是烷基羧酸自由基,则发生脱羧反应生成烷基自由基,随后参与各类亲核加成反应(Org. Lett. 2019, 21, 4259-4265;Eur. J. Org. Chem. 2019, 6728-6732);如果是芳基羧酸自由基,则直接与芳烃发生亲电加成反应(Org. Lett. 2020, 22, 1385-1389)。
本项研究工作得到国家自然科学基金委、中国科学院、上海市科委和上海有机所的资助。