近日，Science在线发表了我校化学与材料科学学院肖胜雄教授团队的李芳老师作为第一作者的研究论文《Photosensitization enables Pauson-Khand-type reactions with nitrenes》。

Pauson-Khand反应作为化学中最常见的环加成反应之一，一直是构建五元环的首选方法，它通常是在过渡金属催化剂作用下，通过分子间或分子内碳碳双键、三键和一氧化碳（CO）的[2+2+1]三组分偶联反应。尽管此方法简单、实用，但Pauson-Khand反应仅局限于用CO作为C₁片段。本研究开发了一种新的类Pauson-Khand反应，拓展了其反应范围，首次利用光诱导产生的三线态氮宾作为N₁单元替代C₁片段，结合三线态氮宾的双自由基特性，实现了氮宾与非共轭二烯在370 nm紫光照射下的[2+2+1]环加成反应，一步构建了一系列常见饱和氮杂环的双环生物电子等排体，且展示了该反应在药物分子的后期功能化和可溶性环氧化物水解酶抑制剂开发中的应用。

图1. Pauson-Khand反应(A: 以CO为C₁片段)及本工作中拓展的Pauson-Khand反应（B、C：首次实现以光诱导产生的三线态氮宾作为N₁单元）

作者利用亚氨基碘烷试剂作为N₁单元，在光照条件下形成三线态氮宾中间体，利用自由基环加成策略和不同的非共轭二烯合成了各种氮杂-双环-[3.3.0]-辛烷衍生物，克服了常规氮丙啶化反应。在流动化学放大实验中，可实现>1 kg/天的生产效率。同时，机理实验和计算表明，三线态氮宾的产生是反应的关键步骤。

图2. 部分底物拓展和反应机理

李芳老师2016年硕士毕业于上海师范大学肖胜雄教授课题组，随后到德国亚琛工业大学攻读博士学位并从事博士后工作，2023年11月加入化材学院肖胜雄教授课题组。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adm8095