氘代作为一种标记技术，长期以来一直被认为是分析药物代谢和研究反应机理以及核磁共振波谱和质谱的重要手段。氘原子的引入可以显著增强母体药物和候选药物的代谢和药代动力学性质。芳香醛是有机合成中非常有用的结构单元。发展一种高效构建氘代芳香醛的方法，可以提高氘代先导化合物的可用性。
本文发展了一种可见光催化下磷酰基自由基辅助的脱氧反应，通过协同硫醇催化、光氧化还原催化和磷酰基自由基化学实现羧酸与D2O的自由基脱氧氘代反应。
作者从优化4-苯基苯甲酸与D2O的脱氧氘代反应开始。优化的反应条件为：[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6 (1mol%)为光催化剂，2,4,6-三异丙基苯硫酚 (2c, 15 mol%) 为HAT催化剂，Ph3P (1.1 equiv) 为氧原子转移试剂，DCM/D2O (1∶1, v/v) 为溶剂。D2O作为氘源，以96%D和86%的收率得到了氘代芳香醛3a。使用其他相对贫电子的三价磷化合物，如Ph2POEt和P(OEt)3，导致反应产率降低，说明氧转移试剂的选择对反应的成功至关重要。当使用其他硫醇时，在相同条件下，尽管氘代度仍然保持，但反应产率显著降低。控制实验表明，在没有光照或光催化剂的情况下，脱氧氘化反应不能发生。
与羧酸基团相连的苯环的邻位、间位和对位上不同范围的供电子(Ph, tBu, NMe2, BnO, SMe, NBoc)和吸电子官能团(COOMe、COMe、吡啶基)是完全兼容的。此类底物以中等至良好的收率得到了相应的氘代芳基醛3a-r，且仅在甲酰位置具有较高的D掺入率(92%-97%D)。一些相对敏感的官能团，如游离羟基(3u)或氨基(3x)、卤素取代基(3i, 3j)、硼酸酯(3v, 3w)、醛(3z)和酮(3n)等，对脱氧氘代条件具有良好的耐受性。喹啉和吲哚杂环芳酸也能顺利地进行了脱氧氘代反应，得到氘代产物3aa和3bb。除了芳香酸外，脂肪族羧酸在改进的反应条件下，也能以中等的产率和适中的D氘代度得到氘代脂肪醛3cc-ff。
硫醇2a-d的pKa值在10-17之间，硫醇催化剂的质子可以与过量的D2O (pKa=32) 进行交换，从而得到氘标记的硫醇，作为氘的来源。光激发配合物*[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)]PF6是强氧化剂，可以实现三苯基膦单电子氧化生成三苯基膦自由基阳离子7。该自由基阳离子与羧酸根离子反应形成中间体8，由于膦与氧原子之间的强亲和力，中间体8可以发生β-断裂生成三苯基氧化膦和反应性酰基自由基9。亲核性的酰基自由基9可以很容易地从硫醇4发生HAT反应生成氘代醛，该反应受极性匹配效应控制。随后生成的亲电性硫醚自由基5接受来自还原Ir(Ⅱ)物种的一个电子来完成光氧化还原循环，生成的硫醇阴离子6从D2O中提取一个氘代物来重新启动硫醇催化。
本文发展了以D2O为廉价氘源，通过协同光氧化还原催化和有机催化与正膦基自由基化学相结合的方法，实现了芳香族和脂肪族羧酸的脱氧氘代反应。反应以中等到较好的产率和氘代度得到了氘代的醛基。该反应也为以H2O为介质将羧酸转化为醛提供了一种简单而有前景的方法。
M. Zhang, X.-A. Yuan, C. Zhu, J. Xie, Deoxygenative Deuteration of Carboxylic Acids with D2O. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 312. DOI:10.1002/anie.201811522
