近期，云南大学自然资源药物化学教育部重点实验室羊晓东教授/张洪彬教授团队开展合作研究，在饱和杂环烷烃C(sp3)－H键的官能团化研究领域取得了研究进展。该团队发展了一种单电子转移（SET）与氢原子转移（HAT）的协同作用，首次实现了饱和杂环烷烃与氮杂烯丙基化合物的无过渡金属催化的C(sp3)－H/C(sp3)－H键脱氢交叉偶联反应的新合成策略，获得了一系列在制药工业中有重要性的饱和杂环甲胺衍生物，而该类化合物在温和条件下难以制备得到。
饱和杂环烷烃，特别是饱和环醚及环胺类，是自然界中重要的基本结构单元，广泛存在于大量生物活性分子、小分子药物及功能材料中，其相关合成研究引起了国内外研究者的高度重视。但由于饱和杂环较高的C－H键离解能及较低的酸性，阻碍了对其牢固的C(sp3)－H键官能团化研究的发展。通常，该类官能团化需要传统的强氧化剂、过渡金属、光催化剂、导向基团以及高温（150 oC）等反应条件，长期面临着反应经济性、绿色环保等一系列问题的挑战。因此，发展高效温和的饱和杂环C(sp3)－H键官能团化的新策略，仍然是一项急需解决的研究课题。
该项工作使用氮杂烯丙基阴离子作为超电子给体（SED），以大位阻的芳基碘化物作为电子受体，二者通过单电子转移（SET）形成氮杂烯丙基自由基及芳基自由基，后者进一步与饱和杂环通过氢原子转移（HAT）产生烷基自由基；进而与氮杂烯丙基自由基发生自由基偶联反应形成新的C－C键，一步实现了饱和杂环C(sp3)－H键的直接官能团化。此外，研究发现用该合成策略也可以使甲苯衍生物C(sp3)－H键活化并与2-氮烯丙基中间体发生偶联反应。该合成方法反应条件温和，避免了使用传统的强氧化剂、过渡金属、光催化剂及导向基团等。
相关结果近日发表于英国皇家化学会期刊《化学科学》（Chemical Science, 2020, DOI: 10.1039/d0sc00031k），羊晓东教授课题组博士生刘正芬为论文第一作者。该项工作得到了国家自然科学基金、教育部长江学者与创新团队发展计划、云岭学者及东陆学者支持计划的资助。
