题目：甲醇为碳一源的异相光催化多组分环化策略构建嘧啶分子

摘要：甲醇是合成复杂化学品理想的碳一合成子，通过聚合物半导体光生电子、空穴协同利用设计，研究人员实现了以甲醇为碳一源的[3+1+2]多组分环化反应，温和、高效合成了具潜在生物活性的嘧啶和氘代嘧啶类分子，《Science Bulletin》近期发文报道了该成果。

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近日，《Science Bulletin》杂志在线发表了我校微纳光电子学研究院苏陈良教授团队的研究成果，该研究团队以钾掺杂聚合物氮化碳为半导体光催化剂，在光激发下利用光生空穴氧化活化甲醇生成甲醛，并以眯为甲醛的捕获剂，进行[3+1]缩合反应，生成二亚胺中间体。该中间体与烯醇原位发生[4+2]环加成反应构建了六元杂环中间体，并与还原端产生的活性氧发生氧化芳构化反应，得到目标嘧啶类分子（图1）。

图1、(a)半导体光氧化还原催化机制。(b)不同光催化剂的光催化活性:盐酸苄脒(0.9 mmol)、4-乙酰吡啶 (0.3 mmol)，光催化剂(15 mg)和K2CO3(1.5 mmol)，在5.0 mL的MeOH中，在空气中反应24小时。(c)光催化剂循环稳定性测试。

研究人员在机理研究时，发现产物在前五小时生成速率高且并未观察到甲醛分子的累积；在五个小时之后，产物生成速率趋于平稳，甲醛分子快速累积。上述现象证实了甲醇被氧化生成甲醛，并在初始阶段被快速消耗生成产物。不同气氛的对照实验证实了氧气的重要性，进一步当直接使用(HCHO)n并在N2气氛时，观察到了二亚胺中间体与烯醇的[4+2]产物后续转换的8和9副产物，间接证实了中间体C的存在（图2）。

图2、(a)产物产率和HCHO的消耗率。(b)活性物种猝灭实验。(c)提出的反应机制。

进一步的实验研究表明该多组分环化策略具有官能团兼容性良好、底物普适性较高、催化剂稳定性高等优点，且适用于氘代嘧啶类分子的合成。克级规模的流动相光合成验证了该方法的可放大性和实用性。该研究表明了半导体光催化剂在以甲醇为C1合成子的复杂分子构建中具显著优势，为未来人工光合成复杂生物活性分子奠定了基础。

研究详情请见原文：

Heterogeneous photocatalytic methanol oxidation coupled with oxygen reduction toward pyrimidines synthesis。https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.06.006

巫洪儒副研究员为第一作者，苏陈良教授为唯一通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。