近日，华体会体育材料学院夏中华团队在光诱导金催化领域取得重要进展，相关工作以“Photosensitized gold-catalyzed cross-couplings of aryl bromides”为题发表在国际知名期刊《J. Am. Chem. Soc.》上。华体会体育材料学院博士研究生武佳文为共同第一作者，夏中华研究员为本文唯一通讯作者。这是该团队在光诱导金催化领域的再一次重要进展，半年前该团队在《JACS Au》上已发表过重要工作，详见/xww/xzw/xsjl1/17031dab9f284132942acfa3b8a5dd94.htm。

金催化溴代芳烃的偶联反应，非常困难。这可以从芳基重氮盐，碘代芳烃和溴代芳烃的键解离能（BDE）和还原电势（E_1/2 vs SCE）看出来, 溴代芳烃的活性远低于芳基重氮盐与碘代芳烃（图 1A-i）。对于金催化溴代芳烃的偶联反应，目前只有一例报道，即2017年Bourissou报道的(P, N)-金催化溴代芳烃与三甲氧基苯的偶联反应（图1A-ii）。但是该反应有很大的局限性，比如该反应芳基溴与金(I)氧化加成形成芳基金(III)配合物的过程需要过量的芳基溴和超过12小时才能实现完全转化（图 1A-ii）。密度泛函理论（DFT）计算证实，溴苯与金（I）氧化加成的能垒远高于碘苯（15.7 kcal/mol  vs. 8.2 kcal/mol）。因此，在温和条件下与芳基溴的金催化偶联策略至今仍未实现。

在之前的一项研究中，我们证明了金(III)的光敏还原消除作用可通过能量转移（EnT）实现与芳基碘化物的多种交叉耦合( JACS Au , 2024,  4 , 3084–3093)。在此工作中，我们在蓝光 LED 的照射下，使用（P，N）-金（I）催化剂和吖啶盐光催化剂，实现了芳基溴与羧酸的 C-O 偶联（图 1C）。这种光诱导能量转移机制使得原本具有挑战性的金催化芳基溴化物交叉偶联成为可能，它也可应用于其他偶联反应，包括 C-C、C-N 和 C-S 键的形成。由于金催化剂的生物相容性和温和的光化学条件，这种光/金催化方案显示出促进药物发现的潜力。通过基于AlphaScreen 的化学筛选和反应产物的后续生物学验证，发现了一种新的远类固醇 X 受体（FXR）激动剂，该激动剂在肝细胞中具有强效降脂活性。

图1. 光诱导金催化的偶联反应

实验和计算研究表明，这种可见光驱动的金催化芳基溴化物交叉偶联涉及两个独立的光诱导能量转移（EnT）过程（图1B）：首先，来自光敏剂的能量转移（EnT）产生激发态金（I）复合物，从而使芳基溴化物发生氧化加成，形成芳基金（III）复合物；其次，芳基金（III）复合物发生还原消除，再生出金（I）。

因此，本文开发的新型协同催化方法凸显了通过激发态金配合物进行光化学金催化的巨大潜力，并为促进药物发现提供了有力的工具。

上述研究工作得到了国家自然科学基金的支持。

文章全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c14501

附作者简介：

夏中华，华体会体育材料学院特别研究员，博士生导师。中国科学院广州生物医药与健康研究院硕士，导师朱强；法国索邦大学Sorbonne Université博士，导师Louis Fensterbank；日本东京大学特任研究员Project Researcher，合作导师Shū Kobayashi。研究领域包括金/光催化的新反应及其在药物中的应用，合成新型阻燃材料与防污材料及其应用等。以第一作者或通讯作者在国际权威期刊上发表了SCI论文多篇，包括Nature Chemistry，J. Am. Chem. Soc.，JACS Au，Chemical Science, Organic Letters等。