磷酸酯和磷酰胺是一类重要的有机磷化合物，作为功能分子在配体、有机合成、医药、农药和阻燃剂等领域中得到了广泛应用。然而，这类化合物的传统合成方法依赖于毒性磷酰卤的转化或无水无氧的苛刻反应条件。Atherton–Todd反应是制备磷酸酯类化合物最为有效的方法之一，该反应利用由P(O)H化合物与氯代试剂作用现场生成的磷酰氯与醇反应生成磷酸酯（Scheme 1a）。由于P(O)H化合物在碱性条件下产生的磷阴离子活性较低，因此该反应通常需要高毒性的四氯化碳作为氯代试剂和溶剂。后来，人们对Atherton–Todd反应进行了一系列的改进，但是现有的各种方法都仍然存在种种不足，因此发展这类重要有机磷化合物的简单高效合成方法依然具有十分重要的意义。近年来，轻工化工学院有机光电材料与功能高分子团队陈迁副教授和霍延平教授等人开展了以P(O)H化合物为磷源的一系列磷酰化反应研究（J. Org. Chem. 2016, 81, 276；J. Org. Chem. 2016, 81, 9476；J. Org. Chem. 2016, 81, 10043；Adv. Synth. Catal. 2018, 360, 3590；Org. Chem. Front. 2018, 5, 2652；J. Org. Chem. 2019, 84, 14949）。在此研究基础上，作者进一步借鉴课题组以空气引发硫自由基反应的策略（Green Chem. 2019, 21, 798），首次发展了在空气氛围下磷自由基引发的Atherton−Todd反应新型方法（Scheme 1b），相关研究成果以“Phosphoryl radical-initiated Atherton–Todd-type reaction under open air”为题近日在线发表于Chemical Communications上（DOI: 10.1039/C9CC09407E）。

                                                                             Scheme 1  The Atherton–Todd-type reaction.

（来源：Chem. Commun.）

该反应以空气作为自由基引发剂，P(O)H化合物在空气下发生自氧化作用产生磷自由基。随后，高活性的磷自由基攫取氯仿中的氯原子现场生成磷酰氯，同时产生的二氯甲基自由基可进一步攫取P(O)H化合物中的质子产生新的磷自由基。最后，磷酰氯与亲核试剂作用生成磷酰化产物（Scheme 2）。该方法较传统的Atherton−Todd反应具有如下优势：1）以1当量较低毒性的氯仿代替高毒性的四氯化碳（反应溶剂）；2）以环境友好的空气作为磷自由基引发剂；3）多种合适的反应溶剂；4）底物适应性广；5）10克级反应规模。

                                                                                       Scheme 2  Proposed mechanism.

（来源：Chem. Commun.）

轻工化工学院硕士研究生区颖聪为论文的第一作者，陈迁副教授为论文的通讯作者，广东工业大学为论文的第一单位。该研究得到“广东省科技计划项目”(2017A010103044)、“广东省功能分子工程重点实验室开放基金”(2016kf07)和“广东工业大学青年百人计划”(220413506)的资助。