【Angew】黄汉民：光/镍催化苄位C–H脱氢烷氧羰基化

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中国科学技术大学黄汉民团队实现了光氧化还原/镍协同催化的苄位C–H无受体脱氢烷氧羰基化，以烷基芳烃、CO和醇为原料，在室温、1 atm CO条件下直接合成α-芳基酯，并通过分子内羰基化环化构建苯并呋喃酮及不同环尺寸的内酯。反应无需化学计量氧化剂或有机金属试剂，以H₂为副产物，表现出优异的位点选择性和广泛的官能团兼容性，具有自由基猝灭能力的游离酚羟基也可耐受。

深耕亮点：

1）无受体脱氢实现苄位C–H直接烷氧羰基化。 体系经光氧化还原过程产生溴自由基（Br•），由其通过氢原子转移（HAT）抽取苄位氢原子形成苄基自由基，随后进入镍催化羰基化循环。反应无需化学计量HAT试剂或外加氧化剂，苄位C–H活化过程中脱除的氢最终以H₂形式释放。

2）双膦配体调控酰基镍中间体的反应路径。 采用N,N-配体时，酰基Ni(II)中间体容易与另一分子苄基自由基发生单电子氧化加成，继而生成二苄基酮类副产物。双膦配体可促进酰基Ni(II)中间体与醇反应并经C–O成键生成酯，同时抑制其继续捕获苄基自由基；其中rac-Norphos可使目标产物以72%的分离收率获得，并完全抑制相应副反应。

3）同一反应策略拓展至分子间烷氧羰基化与分子内羰基化环化。 多类醇及酚类亲核试剂均可参与分子间烷氧羰基化；将羟基预置于底物内部后，则可进一步发生分子内羰基化环化，构建苯并呋喃酮、γ-内酯、δ-内酯及大环内酯，其中还获得了14元大环内酯，使该反应模式覆盖链状酯与多类环状酯骨架。

4）机理研究支持“Br•介导HAT—Ni捕获苄基自由基—CO插入—C–O成键”路径。 Stern–Volmer实验表明Br⁻可有效猝灭激发态Ir光催化剂；TEMPO捕获实验和自由基钟实验支持苄基自由基中间体参与，明暗实验显示反应依赖持续光照，不支持自由基链反应作为主要反应路径。苄位C–H/C–D的动力学同位素效应为4.88，说明初始HAT很可能参与决速步骤；顶空气体分析则检测到H₂生成。

Abstract

Radical-mediated transition-metal-catalyzed C─H carbonylation represents a direct and powerful approach for the synthesis of carbonyl compounds; however, the stoichiometric oxidants typically required for hydrogen atom abstraction hamper the extensive application of these protocols and raise environmental concerns. In this study, we report a photoredox Ni-catalyzed acceptorless dehydrogenative alkoxycarbonylation of alkylarenes with releasing hydrogen gas (H2) as the sole byproduct. A variety of benzylic carboxylates, benzofuranones, and lactones with different frameworks were obtained with high selectivity through intermolecular and intramolecular alkoxycarbonylation. The reaction is distinguished by broad functional-group compatibility with radical-quenching phenolic hydroxyl group applicable. Notably, the use of biphosphine ligand promotes the reductive elimination of acylnickel(II) intermediate with alcohols while suppressing undesired single-electron oxidative addition with benzylic radical.

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