近日，国科大杭州高等研究院化材学院张夏衡团队在国际顶级综合性学术期刊Science子刊Science Advances（《科学-进展》）以“Research article”的形式发表了题为“Deacylative arylation and alkynylation of unstrained ketones”的研究论文。该研究以商业上廉价易得的甲基酮或环酮为烷基化试剂，N'-甲基吡啶甲酰腙酰胺（MPHA）作为酮的活化试剂，利用可见光和镍协同催化实现了非张力酮的脱酰芳基化和炔基化反应，该反应为酮的碳碳键活化提供了新的设计思路和反应手段。
碳碳键广泛存在于有机化合物中，然而由于碳碳键的空间位阻较大，键能较高等原因导致对其活化反应的研究一度显得落后而沉寂。发展新的方法实现高效的碳碳键活化不仅可以为有机化学家提供丰富而崭新的合成手段，对于缓解能源危机、减少环境污染和可再生资源的循环利用也具有重要的理论和指导意义，如石油工业产品的改性利用、造成白色污染的塑料制品降解以及高聚物降解再转化利用等。酮作为最常见的有机物之一，如何实现酮的碳碳键活化（脱酰化）及高效转化具有重要意义。
近年来过渡金属催化酮的碳碳键活化得到了蓬勃发展，但相比之下，对于经由酮的碳碳键活化产生碳自由基的研究却相对滞后，主要原因在于反应驱动力不强和自由基前体的匮乏及不稳定，这也在一定程度上制约了酮的高效转化及其在有机合成中的应用前景。
图1 经由自由基途径的酮的碳碳键活化
该研究以商业上廉价易得的甲基酮或环酮为底物，芳基卤或炔基溴为偶联试剂，利用N'-甲基吡啶甲酰腙酰胺（MPHA）作为酮的活化试剂来原位生成二氢三氮唑前体，该前体在温和的可见光诱导下，通过单电子转移产生碳中心自由基，随后该自由基被二价镍捕获形成三价镍，最后发生还原消除得到酮的脱酰芳基化和炔基化产物（图1c）。该反应条件温和，底物范围广，官能团容忍性强，适用于一锅法操作，进一步丰富了酮的碳碳键活化的应用范围，也为复杂天然产物和药物分子的后期修饰提供了一种可行的方法。
图2 酮的脱酰芳基化和炔基化反应
国科大杭州高等研究院化材学院硕士研究生张博一、博士后白慧和副研究员占贝贝为文章共同第一作者，副研究员占贝贝、重庆医科大学聂神有教授和国科大杭高院张夏衡研究员为论文的共同通讯作者，杭高院为第一署名和通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和国科大杭高院研究项目等经费的支持。
论文：Deacylative arylation and alkynylation of unstrained ketones. Boyi Zhang, Hui Bai, Beibei Zhan*, Kaihang Wei, Shenyou Nie*, Xiaheng Zhang*. Science Advances 2024, 10,eado0225.
