过渡金属催化的无受体脱氢偶联反应是构建C=X（X = C, N, O）不饱和键的重要方法。无受体脱氢偶联反应无需外加氧化剂、仅有氢气和水作为副产物，具有原子经济性高和绿色可持续等优势。化学与化工学院唐从辉课题组致力于过渡金属催化的均相、多相（单原子、纳米）催化体系开发（近期代表性工作：J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 11801, highlighted by Nat. Synth. 2024, 3, 555; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 2769; J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 4142; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202314708; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202314364; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303433）。近日，该团队分别利用单原子铁催化和均相钴催化实现了无受体脱氢合成喹啉和烯烃，相关结果分别发表在《J. Am. Chem. Soc.》和《ChemSusChem》上。

喹啉类化合物作为一类具有广泛生理和药理活性的氮杂环化合物，在治疗癌症以及抗疟疾等诸多领域展现出了重要功能。借助均相、纳米催化体系实现无受体脱氢喹啉合成反应的研究已有一定进展，但具有100%原子利用率的单原子催化体系在这一反应中的应用仍未见报道。在此，该团队利用高分散的Fe单原子催化剂，通过2-氨基苄醇与1-苯乙醇或苯乙酮类化合物的无受体脱氢偶联反应构建了一系列喹啉衍生物（图1）。这一单原子催化剂在反应中表现出了超高的反应活性（催化剂翻转数高达十万），且具有广泛的底物范围。该工作发表于《J. Am. Chem. Soc.》，2023级硕士生鲁彦泽为该论文的第一作者。

图1.高反应活性铁单原子催化喹啉合成

芳香烯烃和烯基砜类化合物是自然界和生物活性分子中常见的重要结构单元。碳碳双键的构建作为一类重要的有机反应在近几十年来备受关注。随着醇无受体脱氢偶联策略的发展，基于Julia烯基化的绿色可持续烯烃合成途径得到了广泛研究。然而，对烯烃、烯基砜类化合物的选择性制备目前仍存在挑战。该团队开发了一种均相钴催化的无受体脱氢偶联实现烯基砜与烯烃的选择性构建方法。该催化体系无需使用氧化剂，可通过条件控制实现醇与砜的缩合，选择性地获得三种不同类型的烯烃化合物（图2）。这种方法具有良好底物普适性，且适用于合成多种药物分子衍生物，作者也依据相应机理实验提出了反应可能的机理过程。该工作发表于《ChemSusChem》，2021级博士生田海涛为该论文的第一作者。

图2. 钴催化无受体脱氢偶联合成烯烃

以上研究工作得到了国家自然科学基金（22001086、22371083）、中央高校基本科研业务费（HUST 2020kfyXJJS094）、北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室（K202011）的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06145

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.202401244

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