近期,实验室夏吾炯教授研究团队在有机光电合成研究领域取得重要进展。团队通过廉价氯盐在可见光诱导和电化学氧化条件下实现了对惰性烷烃sp3碳氢键的直接硼化反应,成果以“Photoelectrochemical oxidative C(sp3)−H borylation of unactivated hydrocarbons”为题发表于《自然-通讯》杂志(Nature Communications)。
有机硼化物作为常用的合成砌块在合成化学中占据重要地位,其中,烷基硼化物广泛应用于材料科学和药物化学等领域。由于在自然界中的稀缺性,有机硼化物的获取在很大程度上依赖于化学合成手段。因此,开发简易、温和、绿色的烷基硼化物合成方法极具研究价值。
围绕这一关键问题,研究团队利用有机光电协同合成策略,在无需过渡金属和氧化剂的条件下,成功实现了惰性烷烃分子的C(sp3)−H硼化反应。该合成策略表现出以下优势:第一,通过调节电化学反应中电流的大小,能够精准调控反应速率,使其可以与可见光诱导过程完美结合,进而实现碳氢化合物直接C(sp3)−H键选择性硼化过程;第二,无需任何金属催化剂参与反应,反应条件温和,操作简单,具有很大的工业应用潜力;第三,该方法表现出了非常广泛的底物适用范围和对不同碳氢化合物的良好耐受性--简单烷烃、卤化物、硅烷、酮、酯和腈类分子都可以参与反应。此外,研究还通过氯气与氯自由基捕获实验、控制实验等方式对反应机制进行了详细探索。
理学院2022级博士研究生钟平富为论文第一作者,夏吾炯、郭林为通讯作者,杨超为合作者,实验室为第一完成单位和通讯单位。该项目得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市基础研究等项目的支持。