近日，国际顶级期刊《Nature Chemistry》发表了武汉大学电网环境保护国家重点实验室、高等研究院和化学与分子科学学院雷爱文教授团队在远程官能团与双键的精准互换方面的最新研究成果，论文题为“Radical-triggered translocation of C–C double bond and functional group”。高等研究院博士后王盛淳、化学院博士生罗旭和科研助理王元为该论文第一作者，电网环境保护国家重点实验室雷爱文教授、易红研究员和戚孝天教授为通讯作者。

烯烃的官能团互换反应是有机化学中最基本的反应之一，如2005年诺贝尔化学奖获奖的烯烃复分解反应，以及近年来发展迅速的穿梭反应（图1a & 1b）。另一方面，随着自由基化学的进步，烯烃的双官能团化也被广泛应用于精细化工和医药化工领域。基于此，作者设想开发一种新的反应模式，能够在实现烯烃官能团互换的同时，实现双官能团化，且在双官能团化过程中生成新的双键（图1c）。然而，该模式面临多个难点：其一，烯烃双官能团化过程中，容易出现原子转移自由基聚合或烯丙位官能团化等副反应；其二，远端C(sp3)-H键能较高，反应发生难度大；其三，反应的位点选择性难以精准控制。

图1 烯烃互换的不同策略与自由基介导官能团互换反应设计思路

针对上述难点，雷爱文教授团队提出了一种自由基介导的官能团互换反应模式。该模式通过自由基引发，协同分子内官能团的热力学重排，结合钴催化促进的碳氢去饱和，实现了远程官能团与双键的精准互换。这一研究不仅为分子编辑提供了全新的概念，还为金属催化的自由基接力与官能团互换结合提供了新的思路，并有望在医药分子合成及精细化工领域开辟新的应用前景。

该项工作得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金面上项目、武汉市自然科学基金和博士后面上项目的支持。

（撰稿：易红 王宇茜 审稿：袁佳歆 责编：华小梅）

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-024-01633-7