该方法利用二氰基吡嗪衍生的发色团(DPZ)作为光敏剂,在可见光激发下通过能量转移使烯酮类化合物生成双自由基.同时,手性磷酸(CPA)催化剂可通过氢键诱导与乙烯基氮杂芳烃进行对映选择性环加成.反应底物包括烯酮类化合物,乙烯基氮杂芳烃及(E)-烯基氮杂芳烃,反应条件温和,无重金属参与,收率高且对映选择性好.
具体反应步骤为:以DPZ为可见光催化剂,烯酮类化合物与乙烯基氮杂芳烃或(E)-烯基氮杂芳烃在手性膦酸CPA存在下,氩气气氛和有机溶剂中进行反应,得到手性氮杂芳烃官能团化环丁烷类化合物.其中,Ar₁和Ar₂选自含氮杂环类芳香化合物,R₁,R₂,R₃和R₄选自C1-C8烷基,噻吩,吡啶,喹啉或苯基等.
该方法中,烯酮类化合物与乙烯基氮杂芳烃的摩尔比为2:1,烯酮类化合物与(E)-烯基氮杂芳烃的摩尔比也为2:1,乙烯基氮杂芳烃与(E)-烯基氮杂芳烃的摩尔比为1:1.有机光催化剂DPZ与氮杂芳烃化合物的摩尔比为0.001-0.005:1,手性膦酸CPA与氮杂芳烃化合物的摩尔比为0.05-0.1:1.反应溶剂为氯仿,反应温度为-35℃至-20℃,可见光波长为450-455nm.
在优选条件下,每mmol氮杂芳烃类化合物中,手性膦酸CPA加入量为其摩尔量的10%,采用氯仿溶剂,反应温度为-35℃.该方法光催化剂不含金属,用量少,催化效率高,反应条件温和,稳定高效,操作简单,环境友好,底物范围广泛,极具推广应用价值.