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烯烴廣泛存在于石油衍生化合物、天然產(chǎn)物、藥物和材料分子中。因此，探索它們的直接官能團(tuán)化方法具有重要意義。通過(guò)兩個(gè)烯烴的分子間交叉偶聯(lián)是一種非常有用的轉(zhuǎn)化，因?yàn)槠淇梢岳眠@些簡(jiǎn)單易得的起始原料快速構(gòu)建新的C-C鍵。在此背景下，Baran課題組報(bào)道了一種基于金屬氫化物的氫原子轉(zhuǎn)移(MHAT)機(jī)理實(shí)現(xiàn)了烯烴的還原交叉偶聯(lián)反應(yīng)（Figure 1a）?？偟膩?lái)說(shuō)，這一過(guò)程通過(guò)兩個(gè)烯烴的結(jié)合產(chǎn)生了具有重要應(yīng)用價(jià)值的sp³-雜化產(chǎn)物。最近，意大利博洛尼亞大學(xué)Paolo Melchiorre課題組發(fā)展了一種不同機(jī)理模式的烯烴分子間還原交叉偶聯(lián)新方法。其使用光氧化還原催化劑和廉價(jià)的硫醇催化劑將兩個(gè)烯烴“縫合”在一起，從而形成一根新的C-C鍵（Figure 1b）。下載化學(xué)加APP到你手機(jī)，更加方便，更多收獲。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作者以富馬酸二甲酯1a [E(1a/1a^??) = ?1.47 V vs SCE]和苯乙烯2a作為模板底物進(jìn)行反應(yīng)探索（Figure 2a）。通過(guò)一系列條件篩選，作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用1a (1.5 equiv), 2a (1.0 equiv), PC A (0.6 mol%), HAT 4a (20 mol%), H donor 5a (2.0 equiv), 在450 nm 藍(lán)光（EvoluChem）的照射下，DCE (0.05 M)中50 ^oC反應(yīng)4小時(shí)，可以以95%的GC產(chǎn)率，83%的分離產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物3a（entry 1）?？刂茖?shí)驗(yàn)表明H donor、HAT催化劑、光催化劑以及光照對(duì)此轉(zhuǎn)化至關(guān)重要，缺一不可。此外，當(dāng)作者在反應(yīng)中加入自由基捕獲劑TEMPO時(shí)反應(yīng)被完全抑制，由此表明反應(yīng)中涉及自由基反應(yīng)路徑。

為了深入理解反應(yīng)機(jī)理，作者進(jìn)行了Stern-Volmer淬滅實(shí)驗(yàn)（Figure 2b）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在增加淬滅劑量的情況下，富馬酸二甲酯1a是比苯乙烯2a更有效的淬滅劑。這一結(jié)果與作者所提出的機(jī)理一致（Figure 2c），即受激發(fā)的光催化劑可以通過(guò)單電子轉(zhuǎn)移(SET)有效地還原缺電子烯烴1，從而產(chǎn)生活性自由基陰離子中間體I。隨后，I經(jīng)歷質(zhì)子化生成自由基中間體II，并被烯烴2捕獲得到自由基中間體III。最后，自由基中間體III可以從硫醇4中攫取一個(gè)氫原子，生成還原烯烴偶聯(lián)產(chǎn)物3和巰基自由基IV。同時(shí)，硫酚鹽V [E(IV)/ V) =?0.36 V vs [FC⁺/FC]in DMSO for thiophenolate]可以被氧化的光催化劑(E[Ir(IV)/Ir(III)] = 0.77 V vs SCE)氧化，使光催化劑再生，并生成巰基自由基IV。而巰基自由基IV可以從H donor 5中攫氫并再生硫醇催化劑4。

隨后，作者對(duì)此轉(zhuǎn)化的底物范圍進(jìn)行了考察（Figure 3）。首先，當(dāng)作者將此轉(zhuǎn)化放大至5.0 mmol規(guī)模，仍可以以80%的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物3a（1.0 g），由此證明了此轉(zhuǎn)化的實(shí)用性。此外，底物適用性考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明一系列不同取代的苯乙烯、非活化的端烯、雜芳基烯烴、端二取代烯烴以及內(nèi)烯烴均可以作為自由基受體，以37-84%的產(chǎn)率得到相應(yīng)的產(chǎn)物3b-3w。其中內(nèi)烯烴的活性相對(duì)較低，僅以44%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物3r。此外，此策略還可以實(shí)現(xiàn)一系列含有烯烴的天然產(chǎn)物衍生物（gibberellic acid和bezafibrate）的后期修飾，分別以58%和37%的產(chǎn)率得到相應(yīng)的產(chǎn)物3t和3u。值得注意的是，作者利用此轉(zhuǎn)化對(duì)端烯和內(nèi)烯的反應(yīng)性差異，實(shí)現(xiàn)了gibberellic acid衍生物的化學(xué)選擇性官能團(tuán)化，即分子內(nèi)的內(nèi)烯雙鍵可以保持不變。而當(dāng)作者使用β-pinene 或caryophyllene oxide為反應(yīng)物時(shí)，反應(yīng)均經(jīng)歷了開(kāi)環(huán)，分別以74%和67%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物3v和3w，由此進(jìn)一步證實(shí)了反應(yīng)中涉及自由基中間體III（Figure 2c）。

接下來(lái)，作者考察了此烯烴交叉偶聯(lián)反應(yīng)中與苯乙烯2a反應(yīng)的缺電子烯烴的兼容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)利用光催化劑PC B結(jié)合弱堿2,4,6-collidine使用時(shí)，可以有效增強(qiáng)相對(duì)低反應(yīng)性的缺電子烯烴的反應(yīng)活性。包括反丁烯二腈、丙烯腈、丙烯酸酯、烯基砜、N-甲基馬來(lái)酰亞胺、丙烯酰胺、丙烯醛等均可順利參與反應(yīng)，以45-79%的產(chǎn)率得到相應(yīng)的產(chǎn)物6k-6j。值得注意的是，生物活性分子衍生的丙烯酸酯（L-tyrosine, Estrone）也可兼容，分別以61%和71%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物6k和6l。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

最后，作者對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步探索（Figure 4）。當(dāng)使用連有三元環(huán)的苯乙烯7反應(yīng)時(shí)，可以以72%的產(chǎn)率得到開(kāi)環(huán)產(chǎn)物8，由此表明反應(yīng)中由缺電子烯烴產(chǎn)生了自由基并被7捕獲（Figure 4a）。此外，當(dāng)將D₂O加入反應(yīng)中，可以以52%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物6d-D，并且在丙烯酸酯的β-位觀察到70%的氘代，芐位觀察30%的氘代。這一結(jié)果與缺電子烯烴經(jīng)歷SET還原相一致，形成自由基陰離子I。隨后在其β-C上發(fā)生質(zhì)子化形成更穩(wěn)定的自由基中間體II。接著自由基中間體II與苯乙烯通過(guò)自由基加成得到自由基中間體III，其與原位和重水發(fā)生氘交換得到的氘代苯硫酚通過(guò)HAT過(guò)程而被氘代（Figure 4b）。 

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）