催化学报 ›› 2023, Vol. 48: 214-223.DOI: 10.1016/S1872-2067(23)64398-0

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膦催化光促进的烷基碘和苯酚及1,4-二氧六环的以电子转移化合物为媒介的羰基化酯化反应

顾幸威a,1, 张有灿b,1, 赵丰乾a, 艾汉均a, 吴小锋a,b,*()   

  1. a莱布尼茨催化研究所, 德国
    b中国科学院大连化学物理研究所, 大连洁净能源国家实验室, 辽宁大连116023, 中国
  • 收稿日期:2022-12-21 接受日期:2022-01-23 出版日期:2023-05-18 发布日期:2023-04-20
  • 通讯作者: * 电子信箱: xwu2020@dicp.ac.cn, xiao-feng.wu@catalysis.de (吴小锋).
  • 作者简介:第一联系人:

    1共同第一作者

  • 基金资助:
    国家留学基金管理委员会

Phosphine-catalyzed photo-induced alkoxycarbonylation of alkyl iodides with phenols and 1,4-dioxane through charge-transfer complex

Xing-Wei Gua,1, Youcan Zhangb,1, Fengqian Zhaoa, Han-Jun Aia, Xiao-Feng Wua,b,*()   

  1. aLeibniz-Institut für Katalyse e.V., 18059 Rostock, Germany
    bDalian National Laboratory for Clean Energy, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, Liaoning, China
  • Received:2022-12-21 Accepted:2022-01-23 Online:2023-05-18 Published:2023-04-20
  • Contact: * E-mail: Xiao-Feng.Wu@catalysis.de, xwu2020@dicp.ac.cn (X.-F. Wu).
  • About author:First author contact:

    1Contributed equally to this work.

  • Supported by:
    Chinese Scholarship Council

摘要:

在可持续发展化学的框架内, 有机结合电子转移化合物和可见光无疑提供了一条非常理想的选择. 电子转移化合物可以在可见光的照射下被激活, 然后向目标反应进发, 在不需要金属催化剂的情况下实现目标转化. 在各类化合物中, 酯类化合物在各个领域都占据着非常重要的地位. 羰基化酯化反应可以把廉价的一氧化碳分子引入到母体分子中, 如果以醇或者酚作为亲核试剂, 其中酯类化合物可以被直接制得.
本文发展了一种膦催化的光促进烷基碘和苯酚的羰基化酯化反应. 电子转移化合物在可见光照射下得以活化, 在不需要过渡金属催化剂的情况下, 该反应可以在标准大气压的一氧化碳气体氛围下实现. 该反应体系展现出较好的官能团兼容性和较好的化学选择性, 酯基、氟、氯、氰基、酰基、醚、砜等官能团都能够被很好地兼容. 也可以采用天然产物大分子化合物作为原料, 并得到中等收率的目标产物. 13碳标记的一氧化碳实验结果表明, 产物中的羰基来源于一氧化碳且能得到中等偏高收率的产物. 机理研究结果验证了反应的自由基属性, 且该反应能够放大到克级. 同时, 利用自由基参与的多米诺反应, 该策略也能被用于多组分的多氟烷基化羰基化反应. 综上, 本文结果也为该策略应用于批量生产及其他领域提供了参考和借鉴.

关键词: 羰基化反应, 电子转移化合物, 酯, 烷基碘, 可见光

Abstract:

The combining of charge-transfer complex and light irradiation offers a promising solution for the requests of sustainable chemistry. Herein, we developed a phosphine-catalyzed visible light-induced alkoxycarbonylation of alkyl iodides with phenols and ethers. Based on the electron donor-acceptor photoactivation strategy, the reaction can be realized at atmospheric pressure of CO under transition metal-free conditions. This promising approach demonstrates high functional group tolerance and excellent chemoselectivity. Additionally, five-component perfluoroalkylative carbonylation for the synthesis of β-perfluoroalkyl acyloxy esters from unactivated olefins and perfluoroalkyl iodides can be realized as well. Moreover, due to the excellent performance of the gram-scale reaction and 13CO results, it provides potential opportunities for large-scale production and other applications.

Key words: Carbonylation, Charge-transfer complex, Esters, Alkyl iodide, Visible light