两种不同烯烃的双重双官能团化与酰基-过氧化反应研究

烯烃的双官能团化反应，能够引入两个原子和基团（包括碳原子和杂原子）到烯烃C=C的两端，不但可以迅速增加产物分子的多样性，而且能够减少合成步骤；所以这一研究领域近年来得到了迅猛发展，成为当前有机化学研究的热点和前沿。但是目前烯烃的双官能团化反应，不管是过渡金属催化的偶联反应类型，还是自由基反应类型，都局限于单一一种烯烃的双官能团化反应；如果能建立两种不同烯烃的双重双官能团化，将加倍放大单一一种烯烃的双官能团化反应的优点。近日，湘潭大学化学学院杨罗课题组基于该课题组之前关于单一一种烯烃的烷基-过氧化反应，设计并建立了两种不同的烯烃双重双官能团化反应，实现了两种不同的烯烃交叉偶联和有序组装（头尾连接），并植入酰基和过氧基团，以及两种烯烃原来带有的官能团到产物之中，这类合成方法在有机合成中具有较大的应用潜力。相关成果在线发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02264）。  

杨罗课题组的研究方向之一：自由基类型的醛的脱羰反应和单一烯烃的双官能团化反应：通过自由基机理，实现了醛sp² C-H键的均裂和脱羰，将价廉易得的脂肪醛和芳香醛，顺利地转化为相应的烷基和芳基自由基，进而实现了其与（杂）芳烃、烯烃的加成、环化或者其它串联反应。 

前沿科研成果：两种不同烯烃的双重双官能团化与酰基-过氧化反应研究  

杨罗课题组之前的研究中，通过芳烃苄位的sp³ C-H键和简单烷烃的sp³ C-H键的均裂反应，以及醛sp² C-H键的均裂和脱羰反应，获得了多种碳自由基，并实现了这些碳自由基与单一烯烃发生自由基类型的烷基-芳基化、烷基-氨氧化、烷基-叠氮化和烷基-过氧化反应。在反应机理上，这些烯烃的双官能团化反应，以及文献的相关报道，反应的历程如下：起始自由基与烯烃的C=C发生自由基加成（或者插入），生成一个新的自由基（图5，I），然后该自由基（I）通过自由基-自由基耦合途径而终止，同时连接第二个原子或者基团（T）到C=C的另一端。   

作者设想，如果新的自由基（I）在终止之前，与第二种烯烃发生第二次自由基加成反应，将再次生成一个新的自由基（II），自由基（II）同样可以依照自由基（I）的途径发生后继反应而终止，从而实现这两种不同烯烃的交叉偶联和双重双功能团化反应。要实现该设想，最核心和困难的问题是，如何控制这两次自由基加成反应的选择性：1）对于第一次加成，控制起始碳自由基（R∙）选择性地与第一个烯烃，而不是与第二个烯烃反应；2）对于第二次加成，控制新生成的碳自由基（I）变更为与第二个烯烃反应，避免其与第一个烯烃继续反应得到烯烃自身低聚的副产物；3）第二次加成后得到的碳自由基（II）能够及时地通过自由基-自由基耦合途径而被终止，从而抑制其自聚和共聚副产物的生成。 

单一烯烃的双功能团化 vs两种不同烯烃的双官能团化反应 

尽管以上的选择性加成极具挑战性，作者通过以下多种手段，调控并建立了两种不同烯烃的双重双官能团化与酰基-过氧化反应：1）通过选择适当的起始自由基、两种不同烯烃的类型和终止途径；2）充分挖掘起始自由基（R∙）、两种自由基中间体（I）和（II），这三种自由基的亲电、亲核反应活性和自由基稳定性；3）两种不同烯烃的亲电和亲核反应活性，烯烃C=C两端空间位阻的大小；4）选择合适的金属-配体组合作为催化剂。