通訊單位：Organisch-Chemisches Institut, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Münster, Germany.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41929-020-00553-2
背景介紹1,2-氨基醇motif是高價值有機分子（包括藥物和天然產物）中最普遍的結構成分之一。通常，其製備需要預先官能化的底物和一次操作一個官能團以獲得所需的區域異構體。
● 透過鑑定碳酸肟是氧和氮中心自由基的合適雙功能源，與Sharpless氨基羥基化反應相比具有互補的區域選擇性。
● 使用正交保護胺和醇的官能團，可以直接合成多樣化的官能團而不影響另一個官能團。
● 由於起始材料容易獲得，溫和的反應條件，該工藝非常適合用於各種合成工作。
圖文解析過渡金屬催化、定向β-C-H功能化的醇或胺，提供了一個合成的替代品與必要的預先安裝的導向基團。然而，所有這些方法都涉及一次操作一個官能團（圖1a）。合成2-氨基-1-醇骨架需要一個完全的區域選擇性開關，仍然是一個挑戰（圖1b）。
▲圖1 鄰氨基醇合成策略
a，在2-氨基-1-醇合成的一步中引入一個官能團和同時引入兩個官能團。
b，烯烴的氨基羥基化是1-氨基-2-醇合成的一個眾所周知的策略，但類似的概念還沒有用於透過O中心引發的2-氨基-1-醇合成。
c，引入碳酸肟作為雙官能團的O-和N-自由基源，透過自由基交叉偶聯對未活化的烯烴進行鄰近氧化醯化。
為烯烴創造一種有效的氧化胺化策略，關鍵的挑戰是開發一種簡單實用的雙功能試劑，該試劑能夠以相同的速率同時生成O-和N-中心自由基，但反應活性不同。在大多數情況下，可以觀察到不同的O-和N-中心自由基競爭高反應性。為了避免這種情況，作者最初的努力依賴於找到一個合適的N中心的自由基，它具有足夠長的生命週期，使O中心的自由基優先加成到烯烴上，以確保高的區域選擇性。
▲圖2 烯烴分子間自由基氧化反應的發展
b，以2h為猝滅劑對3的熒光猝滅研究。
c，用碳酸肟2h對不同可見光催化劑進行系統評價。
d，反應條件敏感性評價。
在確定了最佳化條件，作者用不同的烯烴對該方法的底物範圍進行了系統的研究。大量的烯烴可以成功轉化為目標產物，具有良好的收率和優良的區域選擇性(圖3)。
▲圖3 烯烴分子間氧化反應的底物範圍。
反應條件：烯烴(0.3 mmol)、碳酸肟(0.45 mmol)和光催化劑5(5 mol%)在乙酸乙酯(0.1 M)中，用16w藍光LED(λmax=405 nm)在氬氣氣氛下室溫照射12 h。透過GC-MS和1H NMR對粗反應混合物進行了非對映比測定。
該氧化合成法易於放大，首先透過大規模合成6a來證明。接下來，透過在不同的合成轉化中一個或兩個功能柄的多樣化，演示了這種氧化合成策略的應用。
▲圖4 烯烴無金屬氧醯化反應的應用
a，各種氧醯化產物的合成多樣化。（i）2 M HCl（0.5 ml），Et2O。（ii）K2CO3（2.0當量），EtOH，130℃。（iii）2M KOH: MeOH（2:1），80℃。（iv）溴代五氟苯（2.0當量），四氫呋喃（1.5當量），甲苯。（v）LiAlH4（3.0當量），四氫呋喃。
b，天然2-氨基醇的合成。
在開發了一種合適的烯烴氧化法之後，隨後的努力指向證實假設的機理(圖5)。
▲圖5 機理研究
a，每個反應組分的紫外-可見吸收光譜和5的磷光表明沒有Förster重疊。
b，直接光敏的可行性否定了氧化還原途徑。
c，TEMPO抑制自由基的氧化反應。
d，分子內自由基封環實驗表明，O-和N-中心自由基參與了分子內自由基的封環。
e，不同的自由基引發劑不能用於引發反應。
f，自由基交叉研究證實存在O-和N-中心的自由基，以及溶劑籠外的自由基捕獲。
g，根據機理實驗提出了反應機理。
原文連結：
https://www.nature.com/articles/s41929-020-00553-2
作者簡介Frank Glorius
Frank Glorius教授2000年在巴塞爾大學取得博士學位，隨後於哈佛大學從事博士後研究，並先後於馬克斯普朗克煤炭研究所、馬爾堡大學和明斯特大學從事研究工作。Glorius教授長期從事催化反應設計方向的研究並取得了一系列重要的研究成果，已在Science, Nat. Chem., JACS, Angew等期刊發表論文300餘篇，論文他引31000餘次（h-index：94）。曾獲ERC獎 (2010, 2017), OMCOS 獎(2011), Leibniz 獎 (2013), 日本Mukaiyama 獎(2017), 美國化學會Cope 學者獎(2018)等獎勵。Glorius教授曾4次被評選為全球“高被引科學家”。
研究概要
以催化化學為基礎進行各種各樣的有機合成方法學的開發。特別是具有新型骨架的N-雜環卡賓（NHC）IBiox的創制與應用、特別是在催化不對稱反應，C-H官能團方法學的應用開發上取得了顯著成果。