【有机】Green Chem.：无需光催化剂的光催化反应——烯烃的三氟甲基-硫（硒）氰化
BeanMaskTM口罩现货发售，点击文章底部“阅读原文”购买
烯烃双官能团化是构建有用化合物的绿色手段之一，可以最大限度减少废物并减轻环境影响。将三氟甲基引入有机分子可以增强化合物的生物学特性，因此基于–CF3的烯烃双官能化在最近几年受到极大关注。关于烯烃的碳-三氟甲基化、氮杂-三氟甲基化、卤代-三氟甲基化、硫代-三氟甲基化和氧-三氟甲基化反应已被广泛报道，这些方法大多需要使用过渡金属试剂、光催化剂、氧化剂或至少一种添加剂（Scheme 1a）。
由于有机硫氰酸酯在药物中的重要性以及硫氰酸酯基团转化为各种含硫衍生物的能力，简单烯烃的三氟甲基-硫氰化具有重要意义。Liu等人曾报道了使用Togni-II试剂（作为CF3源）和TMSNCS（作为硫氰酸酯源）在铜催化下的分子间三氟甲基-硫氰化反应（Scheme 1b）。但这种方法存在一些局限性，例如使用过渡金属催化剂和不稳定且易爆的–CF3源。因此，开发温和、经济和环境友好的烯烃三氟甲基-硫氰化合成方法值得关注。
目前大多数的可见光催化都需要金属络合物或有机染料作为光催化剂来吸收光，并引起单电子转移（SET）或能量转移（ET），从而实现有机分子官能团化。使用可见光作为唯一促进剂来用于有机分子官能团化的方法仍很少。近期，印度科学与工业研究理事会-印度化学研究所（CSIR-IICT）的Srirama Murthy Akondi及合作者报道了一种绿色的烯烃三氟甲基-硫氰化方法。作者通过使用Umemoto试剂II作为CF3源，硫氰酸铵作为廉价的硫氰化剂，在无光催化剂、无氧化剂、无碱和无添加剂的条件下高效实现烯烃的双官能团化（Scheme 1c）。此外，该方案首次实现了烯烃的三氟甲基-硒氰化。相关成果发表在Green Chem.上（DOI: 10.1039/d0gc01726d）。
（来源：Green Chem.）
经过优化，作者得到的最优条件为：4-叔丁基苯乙烯（1a），Umemoto试剂II（1.5当量）和硫氰酸铵（1.5当量）在乙腈中的混合物在室温和N2气氛下，使用Penn PhD光反应器m2（蓝色LED，450 nm）照射4小时，即可以93％的收率获得所需的双官能化产物2a（Table 1）。
（来源：Green Chem.）
作者接着讨论了该方法的底物适用性（Table 2）。对位、间位和邻位带有取代基的苯乙烯（1a-1i）在这些反应条件下均具有良好的耐受性，并以良好或优异的收率得到相应的产物（2a-2j）。烷基取代的烯烃如甲基丁子香酚（1n）、乙烯基环辛烷（1p）和1-二十碳烯（1r）也适合此转化，以中等收率提供产物2m-2r。带有官能团的烯烃（酯、磺酸盐、酰亚胺和磷酸盐）在该体系中的兼容很好地证明了该方法的有效性。最后，衍生自雌酮和氯尼辛的复杂有机分子也可以以高收率得到双官能团化产物2aa和2ab。
（来源：Green Chem.）
在这一基础上，作者进一步测试了这种分子间双官能化策略在三氟甲基化-硒氰化反应中的效果。值得高兴的是，使用硒氰酸钾为硒氰化剂在最佳条件下可以以中等至良好的收率得到所需的化合物3a-3h（Table 3）。
（来源：Green Chem.）
接着作者测试了三氟甲基化-硒氰化方法的实用性。首先，在最佳条件下，1 mmol的烯烃1u进行三氟甲基-硫氰基化，可以68％的收率获得相应的产物2u（Scheme 2A）。其次，将2u用TMSCF3和Cs2CO3处理时，–SCN可以转化为–SCF3（4a），这是药物中广泛存在的亲脂基团。–SCN也可以转化为酶稳定的磷酸盐类似物——硫代磷酸酯（4b）（Scheme 2B）。
（来源：Green Chem.）
为了证明该反应的反应机理，作者进行了一些控制实验。首先，UV/Vis实验排除了在烯烃1a和Umemoto试剂II之间可能形成EDA（电子供体受体）络合物的可能性。接着，当加入TEMPO后，反应体系中检测到TEMPO-CF3加合物（5），且加入3当量的TEMPO后，HRMS检测到CF3-TEMPO双官能团化产物（6）（Scheme 3A）。这一结果与Egami和Hamashima的相关报道一致，即Umemoto试剂II在可见光区域内的最小吸收会引起光诱导引发。最后，当二烯底物（1ac）在标准条件下反应时，自由基闭合环化产物2ac以45％的收率获得，dr值为7:1（Scheme 3B）。
（来源：Green Chem.）
基于上述控制实验，作者提出了可能的反应机理（Scheme 4）。反应最初是由Umemoto试剂II（A）在可见光下发生均相裂变产生自由基来引发的，这一过程生成CF3自由基和自由基阳离子B。CF3自由基首先与烯烃1加成形成自由基C。C与NH4SCN的转化可能通过两种途径：a）单电子从自由基C转移至亲电的Umemoto试剂II（A）使CF3自由基再生，同时形成副产物D和碳正离子E；或者自由基阳离子B也可以氧化自由基C至碳正离子E；硫氰酸根阴离子对碳正离子E的亲核进攻得到所需产物2。b）通过A和B氧化NH4SCN来生成SCN自由基，其与C发生自由基-自由基偶联得到产物2。
（来源：Green Chem.）
总之，作者开发了一种温和高效的烯烃分子间三氟甲基-硫（硒）氰化方法，反应无需使用光催化剂、氧化剂、碱和添加剂。该方法适用于苯乙烯、丙烯酸酯和未活化烯烃，并能以良好到极佳的收率提供各种三氟甲基-硫氰酸酯。另外，该方案首次使用硒氰酸钾实现了烯烃的三氟甲基-硒氰化。
BeanMaskTM口罩现货发售，点击文章底部“阅读原文”购买
●ACS Catal.：给它一条烷基链，它可以一直走下去：“链行走”反应