氘代分子的引入在医药领域备受关注，因氘取代氢可改变药物的药代动力学特性，增强代谢稳定性，从而提升疗效并降低毒性。此外，氘代化合物在反应机制研究、结构鉴定、药物代谢分析及有机发光二极管性能改进中应用广泛。近年来，采用稳定、成本低廉且易于获取的氘试剂的合成策略愈发受到关注，因其能实现高氘含量和精准位置控制的氘引入。然而，目前缺乏稳定、成本可控、易合成的多样氘代烷基试剂限制了高氘含量和区域选择性氘化反应的进一步发展（图1A）。光诱导的自由基反应对立体障碍相对不敏感，官能团兼容性好，并能够通过与多个不饱和键的自由基加成形成各种C-C键。发展自由基氘代烷基化试剂并实现其在光促自由基反应中的成功应用，将为有机分子中氘源的引入提供有效的方法。

图1. 氘带烷基化试剂的发展

中国科学院大学（以下简称“国科大”）陈祥雨团队一直致力于基于“空穴作用（如磷键）”自由基试剂与催化体系的设计和应用。基于此，该团队采用氢-氘交换策略成功制备了系列氘代烷基鏻盐，作为磷键供体，通过磷键诱导的电荷转移复合物策略，在无需光催化剂或过渡金属的条件下实现了系列自由基氘代烷基化反应，解决了以往难以实现 d₁ -烷基化的局限性(图1B)。

实验显示，烷基鏻盐在D₂O、K₂CO₃或NEt₃条件下可高效转化为相应的氘代烷基鏻盐，具有高氘含量和优异的官能团兼容性。在随后的光诱导磷键促使电荷转移复合物策略中，合成了多种d₁-、d₂-、d₃-和d₅-烷基化氧化吲哚产物，氘含量丰富。该方法还成功拓展至氘代烷基喹唑啉酮和菲啶化合物的制备，产率良好，展示了广泛的适用性（图2A）。

机理研究显示，TMG与氘代烷基鏻盐通过磷键作用形成光活性电子转移复合物，生成氘代烷基自由基并与双键反应生成环化产物。理论计算进一步验证了磷键促使的电荷转移复合物的生成（图2B）。

图2. 底物扩展与机理研究

该成果近期发表在 CCS chem.上，本研究的第一作者为刘强博士（国科大特别研究助理），苏小弟（博士生）和张蓓蓓博士（国科大特别研究助理），通讯作者为陈祥雨副教授和负责理论计算的汪志祥教授。

论文信息：Qiang Liu+ （刘强）, Xiao-Di Su+ （苏小弟）, Bei-Bei Zhang+ （张蓓蓓）, Hao-Ran Kong （孔浩然）, Yong-Liang Tu (涂永良), Zhi-Xiang Wang*（汪志祥）, Xiang-Yu Chen* （陈祥雨）. dn-Alkyl Phosphonium Iodide Salts Can Serve as Radical dn-Alkylating Reagents. CCS Chemistry, 2024, DOI: 10.31635/ccschem.024.202405029

论文链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/epdf/10.31635/ccschem.024.202405029