【优博微展2018】金云鹤 ：可见光诱导脱羧偶联和需氧氧化反应研究

金云鹤 ：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

可见光诱导脱羧偶联和需氧氧化反应研究

Visible-Light-Mediated Photoredox Decarboxylative Couplings and Aerobic Oxidation

作       者：金云鹤          

指导教师：付华

培养院系：化学系            

学       科：化学

读博感言：

研究背景/选题意义/研究价值

随着人类的发展和社会的进步，人们对于环境保护和清洁能源开发的热忱正不断提升。而可见光作为一种可自然获取的，取之不尽、用之不竭的绿色能源，对其的开发利用一直受到着社会各界的广泛关注。

近年来，大量有机化学科研工作者利用可见光作为能源，尝试开发各类新颖的有机反应类型。本文就可见光诱导脱羧偶联和需氧氧化反应两类重要的有机反应类型展开研究，开发了多种新颖反应体系与重要合成方法。

主要研究内容

采用多种N-保护的氨基酸或肽的N'-羟基邻苯二甲酰亚胺活化酯衍生物作为自由基源，Ru(bpy)₃Cl₂作为光催化剂，在可见光照射下，实现了α-氨基酸或肽脱羧的活性中间体与菲啶环或2-吲哚酮环的缀合。

通过¹⁵N核磁共振谱、紫外-可见吸收光谱和荧光淬灭等实验发现，N-羟基邻苯二甲酰亚胺活化酯与Cs₂CO₃的复合物充当了光敏剂，硫酚充当了有机催化剂和底物，从而有效实现了无光催化剂条件下的脱羧偶联反应。

          

发展了一种新颖、高效的可见光诱导氮杂环衍生物需氧氧化的新方法，与传统方法相比具有清洁环保、简单高效等诸多优势。该方法采用Eosin Y作为有机光催化剂，在空气中于室温和可见光照射下，高效地实现了吡啶盐衍生物的需氧氧化反应。并利用该方法，简洁而高效地制备了一个具有多种药物活性的化合物（4-desoxylinomide）。研究表明，该方法为吡啶酮、喹啉酮和异喹啉酮衍生物的合成与活性研究提供了重要基础，并在克级合成、活性分子后修饰及药物全合成方面均有重要应用前景。

主要创新点

1. 发展了一种利用可见光诱导的脱羧偶联，高效地通过碳-碳键将α-氨基酸或肽残基缀合到氮杂环化合物上的新方法。

2. 建立了一种在无光催化剂条件下方便、高效和通用的可见光诱导硫酚参与有机羧酸活化酯脱羧偶联的新反应体系。

3. 发展了一种新颖、高效的可见光诱导氮杂环衍生物需氧氧化的新方法，并成功合成了吡啶酮、喹啉酮和异喹啉酮衍生物。

代表性学术发表

1. Yunhe Jin, Lunyu Ou, Haijun Yang, Hua Fu*. J Am Chem Soc, 2017, 139, 14237−14243.

2. Yunhe Jin, Hua Fu*. Asian J Org Chem, 2017, 6, 368-385.

3. Yunhe Jin, Haijun Yang, Hua Fu*. Chem Commun, 2016, 52, 12909-12912.

4. Yunhe Jin, Haijun Yang, Hua Fu*. Org Lett, 2016, 18, 6400-6403.

5. Yunhe Jin, Min Jiang, Hui Wang, Hua Fu*. Sci Rep, 2016, 6, 20068.

作者：金云鹤

供图：金云鹤

编辑：清华大学研究生院  周明坤 吴佳瑛 李文