南方科技大学舒伟教授课题组:室温条件下可见光和钴协同催化从环己酮快速合成苯酚
室温条件下可见光和钴协同催化从环己酮快速合成苯酚
苯酚既是大宗化学品,也是广泛存在于天然产物和生物活性分子中的结构单元。工业上制备简单的苯酚通常采用Hock(异丙苯氧化)工艺,且年产量在100吨以上。然而对于具有不同取代模式的苯酚的高效合成则具有较大挑战。现有的主要方法包括:1)通过芳烃的亲核取代以及过渡金属催化与氧亲核试剂的偶联来制备;2)通过氧化芳烃的C-H键或通过氧化芳基硼化物来制备。然而,这些方法需要使用预先制备复杂的官能团化的芳香化合物前体,并通常需要使用高温、强碱等苛刻的反应条件等。因此,发展在温和条件下,从简单的原料出发直接合成具有多种取代模式的苯酚化合物具有重要意义。
南方科技大学舒伟课题组长期致力于在温和条件下,以经济易得的简单原料,开发高效、高选择性的成键方式和具有实用前景的合成方法为目标;围绕烷基物种的催化生成和选择性转化这一主题,开展了系统研究并取得了一系列成果(Chem Catal. 2023, 3, 100508; Sci. Adv. 2023, 9, doi:10.1126/sciadv.adg9898; ACIE, 2023,62, e202303795; ACIE, 2023, 62, e202215779; Nat. Commun. 2023, 14, 2938; JACS Au, 2023, 3, 1321; ACIE, 2022, 61, e202208018; ACIE, 2022,61, e202209929; ACIE, 2022, 61, e202200773; ACS Catal. 2022, 12, 5795; ACS Catal. 2022, 12, 9638; Chem. Sci. 2022, 13, 11405; Chem. Sci. 2022,13, 4930; Nat. Commun. 2021, 12, 2771; Nat. Commun. 2021, 12, 928; ACIE, 2021, 60, 1599; ACIE, 2021, 60, 9875)。
最近,舒伟、闵林和林佳妮等人发展了一种在室温条件下,可见光和钴协同催化从环己酮出发,经过无受体析氢芳构化制备无保护苯酚类化合物的方法。该反应的特点是使用简单易得的环己酮为原料,原位生成烯醇硅醚中间体。该中间体在可见光和钴协同催化下经历单电子氧化连续脱氢,进而芳构化生成苯酚类化合物。该反应具有原料易得、操作简单、官能团兼容性好等特点,实现了从环己酮或环己烯酮出发一步合成一系列具有不同取代模式的酚类化合物。此外,1,2-、1,3-和1,4-苯二酚也能够从相应的环己二酮制备。机理研究表明该反应经历了原位生成烯醇硅醚的多次单电子氧化和连续脱氢过程。
图1 可见光和钴协同催化在室温条件下从取代环己酮快速合成苯酚
上述研究结果作为Breaking Report发表于Chin. J. Chem. 2023, 41, 2773—2778. DOI: 10.1002/cjoc.202300363)。该项工作得到了国家自然科学基金委、广东省自然科学基金、广东省催化化学重点实验室、广东省教育厅、深圳市科创委的资助。
舒伟研究员简介
舒伟:南方科技大学化学系研究员、课题组长、博士生导师。本科毕业于南开大学;博士毕业于中国科学院上海有机化学研究所,师从麻生明研究员和贾国成教授,获中科院院长优秀奖;博士毕业后分别于苏黎世大学、普林斯顿大学和麻省理工学院从事博士后和研究工作;2018年5月加入南方科技大学化学系开展独立研究。课题组围绕可见光催化及第一过渡系金属催化,在烷基物种的催化形成和转化化学领域取得良好积累和多项成果。迄今为止,舒伟博士在Sci. Adv., Nat. Commun., JACS, ACIE等国际一流期刊发表论文五十余篇;其中2019年以来,以第一/通讯作者发表SCI论文三十余篇,包括Sci. Adv. 1篇,Nat. Commun. 3篇,ACIE 7篇,JACS 1篇,JACS Au 1篇,Chem Catal. 1篇,ACS Catal. 5篇,Chem. Sci. 5篇,申请和授权专利8项,撰写书章节1章。独立研究成果受到国内外同行的广泛关注,被Synfacts, OPRD, CJOC等专业杂志亮点评述十余次。
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