近期，我校化學(xué)與化工學(xué)院南江教授團隊圍繞基礎(chǔ)化學(xué)理論研究，在CO₂有機資源化利用與有機合成催化領(lǐng)域開展了一系列研究工作，相關(guān)成果在自然指數(shù)期刊Organic Letters與Chemical Communications上連續(xù)發(fā)表6篇研究型論文。

工作1：底物控制的CO₂與2-芳基苯胺的多樣性[5+1]還原環(huán)化反應(yīng)

利用CO₂作為“碳源”在有機合成轉(zhuǎn)化領(lǐng)域備受關(guān)注，尤其是在雙分子CO₂轉(zhuǎn)化方面存在諸多挑戰(zhàn)。南江團隊利用Cu-PMHS的還原體系，通過精準(zhǔn)調(diào)控底物結(jié)構(gòu)首次實現(xiàn)了CO₂在單一反應(yīng)中的雙重角色。對于2-吲哚苯胺，CO₂通過雙分子還原參與反應(yīng)，高效構(gòu)建了含甲基的喹喔啉衍生物；而2-吡咯苯胺則選擇性地捕獲單分子CO₂，生成結(jié)構(gòu)多樣的喹喔啉類化合物。該策略創(chuàng)新性揭示了底物結(jié)構(gòu)與雙甲酰化中間體形成對反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵調(diào)控作用，為CO₂的多樣性轉(zhuǎn)化提供了新思路。該工作以“Substrate-Controlled Divergent Reductive Cyclization of 2Arylanilines Using CO₂ as a Switching Reagent”為題發(fā)表在有機化學(xué)領(lǐng)域國際知名期刊Organic Letters上，實驗工作主要由2022級博士生閆強完成。

【工作1鏈接】https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.orglett.4c04538

工作2：雙金屬協(xié)同催化CO₂與硝基吡咯芳烴的[5+1]環(huán)化反應(yīng)

在有機合成領(lǐng)域，CO₂與硝基化合物（-NO?）的反應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要由于CO₂熱力學(xué)穩(wěn)定難以活化，硝基則在強還原條件下才能轉(zhuǎn)化為胺。南江團隊在前期工作基礎(chǔ)上發(fā)展了一種以CO₂作為單一碳源與硝基化合物的催化轉(zhuǎn)化新方法。該催化過程巧妙采用PMHS作為還原劑，在一次操作中同時實現(xiàn)了最高氧化態(tài)硝基和CO₂的雙重還原。詳盡的機理研究表明，銥催化劑在還原NO₂部分中起著至關(guān)重要的作用，而銅催化劑在后續(xù)的甲酰化步驟和C?H環(huán)化步驟中具有雙重功能。該工作以“Iridium-Catalyzed, Copper-Induced Reductive Cyclization of NO2Pyrrolarenes with CO₂ as a Single-Carbon Source”為題發(fā)表在有機化學(xué)領(lǐng)域國際知名期刊Organic Letters上，實驗工作主要由2022級博士生閆強完成。

【工作2鏈接】https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.orglett.5c00677

工作3：鈀催化芳基噻蒽鹽與酸酐的多米諾轉(zhuǎn)化：快速構(gòu)建芴酮類化合物

Catellani反應(yīng)被廣泛視為一種構(gòu)建復(fù)雜有機分子的強大手段，并因此引發(fā)了持續(xù)的關(guān)注與研究。與此同時，作為一類新興的親電偶聯(lián)試劑，芳基噻蒽鹽（aryl-TTs）亦在近年來吸引了眾多學(xué)者的密切關(guān)注。南江教授團隊發(fā)展了一種鈀催化的芳基噻蒽鹽與酸酐多米諾環(huán)化反應(yīng)新策略，可高效構(gòu)建一系列高度官能團化的芴酮，首次揭示了芳基噻蒽鹽作為偶聯(lián)試劑的多米諾環(huán)化反應(yīng)模式，拓展了其反應(yīng)類型。該工作以“Palladium-Catalyzed Domino Conversion of Aryl?Thianthreniums with Anhydrides: Rapidly Building Highly Functionalized Fluorenones”為題發(fā)表在有機化學(xué)領(lǐng)域國際著名期刊Organic Letters上，實驗工作主要由2021級碩士生肖海燕完成。

【工作3鏈接】https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.orglett.4c00302

工作4：自由基介導(dǎo)的苯并噻三嗪氧化物化學(xué)選擇性脫氮環(huán)化反應(yīng)

受熵不利的過渡態(tài)和σ-π超共軛效應(yīng)的影響，芳基C(sp²)-烷基重排的策略相對有限。南江團隊通過創(chuàng)新自由基介導(dǎo)策略，成功實現(xiàn)苯并噻嗪氧化物脫氮氣環(huán)化轉(zhuǎn)化新方法。該工作突破傳統(tǒng)芳基重排反應(yīng)限制，開發(fā)出新型芳基C(sp²)-烷基遷移路徑，高效合成傳統(tǒng)方法難以制備的大位阻二苯并磺酰胺類化合物；同步通過條件調(diào)控實現(xiàn)苯并噻嗪氧化物去芳構(gòu)化轉(zhuǎn)化，精準(zhǔn)構(gòu)筑含全取代季碳中心的新型分子骨架。相關(guān)成果以“Radical-mediated chemo-divergent recyclization of 1,2,3,4-benzothiatriazine-1,1-dioxides: alkyl migration and dearomatization”為題發(fā)表在自然指數(shù)期刊Chemical Communications上，實驗工作主要由2022級碩士生楊帥完成。

【工作4鏈接】https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cc/d5cc00008d

工作5：釕催化雙吲哚單元與碳酸亞乙烯酯的單氘亞甲基化反應(yīng)

碳酸亞乙烯酯（VC）作為C2、C3合成子已得到廣泛而深入的研究，但作為C1合成子偶聯(lián)片段的開發(fā)與應(yīng)用卻相對匱乏。南江團隊近期成功開發(fā)了一種釕催化吲哚類化合物與碳酸乙烯酯（VC）的單氘甲基化偶聯(lián)反應(yīng)，并以此構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的氘化雙吲哚甲烷衍生物（d-BIMs）。該方法的顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在：1）創(chuàng)新性采用廉價易得的VC作為新型氘代亞甲基前體；2）成功實現(xiàn)藥物分子的后期氘代修飾與功能化。該策略為開發(fā)氘標(biāo)記生物活性分子提供了新思路與新途徑。相關(guān)成果以“Ruthenium-catalyzed monodeuterium-methylenation of two indole units with vinylene carbonate as anovel methylene precursor”為題發(fā)表在自然指數(shù)期刊Chemical Communications上，實驗工作主要由2022級碩士生徐露露完成。

【工作5鏈接】https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cc/d4cc06204c

工作6：鈀/降冰片烯催化咔唑與鹵代苯甲酸衍生物的C-H/N-H環(huán)加成反應(yīng)

傳統(tǒng)的Catellani反應(yīng)從最初的芳基碘化物通過金屬鈀(0)與NBE的五元鈀雜環(huán)協(xié)同催化，將C-H活化、偶聯(lián)反應(yīng)與降冰片烯的遷移插入巧妙結(jié)合，在單一步驟中完成芳環(huán)上官能團的引入。南江團隊發(fā)展了一種鈀/降冰片烯(NBE)以六元鈀雜環(huán)參與轉(zhuǎn)化的協(xié)同催化體系，成功實現(xiàn)了2-溴苯甲酸與咔唑類化合物的C-H/N-H環(huán)加成反應(yīng)。該工作不僅拓展了Catellani反應(yīng)底物的多樣性，更從機理層面豐富了過渡金屬催化劑鈀物種的多樣性。該工作以“Palladium/norbornene-catalyzed C–H/N–Hcycloaddition of carbazoles with 2-halobenzoic acid derivatives”為題為題發(fā)表在自然指數(shù)期刊Chemical Communications上，實驗工作主要由2023級博士生劉石磊完成。

【工作6鏈接】https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cc/d4cc03720k

新聞小貼士：

南江，陜西科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為有機合成與藥物合成化學(xué)。入選陜西省高層次人才特殊支持計劃（青年拔尖人才），陜西省創(chuàng)新人才推進計劃（青年科技新星），陜西高校青年杰出人才支持計劃，陜西省化學(xué)會第四屆優(yōu)秀青年獎，陜西省科學(xué)技術(shù)協(xié)會人才托舉計劃；主持國家自然科學(xué)面上基金、青年基金、地方政府等科研項目10余項；榮獲陜西省優(yōu)秀博士學(xué)位論文，陜西省自然科學(xué)一等獎1項，陜西高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)一、二等獎2項；以通訊、第一作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci等國際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇。

(核稿：黃文歡 編輯：趙誠)