高价碘试剂介导的8-氨基喹啉C(5)位碳-氢键亲核氟化反应

8-氨基喹啉的C(5)位碳-氢键氟化反应近年来受到广泛关注,但大多需要使用过渡金属催化剂和亲电氟化试剂来实现.在高价碘试剂的介导下实现了无过渡金属催化条件下的8-氨基喹啉C(5)位碳-氢键亲核氟化反应.使用廉价易得且安全稳定的氟化银作为亲核氟化试剂,反应无需惰性气体保护,条件简单,操作方便,区域选择性好,底物范围较广,为喹啉类化合物的氟化提供了一种有潜在应用价值的新方法.     

过渡金属催化重氮化合物参与的芳烃碳(sp~2)-氢键官能团化研究进展

碳-氢键官能团化已经成为化学中最重要的研究课题之一.控制碳-氢键官能团化的区域选择性在目前是最关键的问题,同时也很具有挑战性.过渡金属催化的重氮化合物的有机转化,例如杂-氢键插入、环丙烷化、交叉偶联反应以及烷基碳-氢[C(sp~3)—H]键官能化反应发展比较成熟,但是芳烃的碳-氢[C(sp~2)—H]键官能团化反应研究较少.这篇综述总结了过渡金属催化重氮化合物参与的芳烃的碳-氢[C(sp~2)—H]键官能团化反应研究进展.为了实现反应的选择性,有两种策略运用在其中.一种是导向的碳-氢(C—H)键活化,主要得到邻位碳-氢键官能团化产物;另外一种是非导向策略,主要表现出对位选择性.对一些代表性的例子也做了机理介绍.     

过渡金属催化的不对称交叉脱氢偶联反应研究进展

C—C键的形成是药物合成过程中重要的研究内容之一.交叉脱氢偶联直接利用不同反应底物中的C—H键在氧化条件下进行交叉偶联反应形成C—C键,反应过程中避免了反应底物的预先官能化,是构建新的碳-碳键简洁、高效的合成路径,原子利用率高、环境友好,具有重大的理论意义和应用价值.综述了目前过渡金属催化的不对称交叉脱氢偶联反应,重点阐述过渡金属与配体在反应的立体选择性中的应用.     

无过渡金属催化的C(sp~2)—H键官能化反应构建C(sp~2)—S键研究进展

含有C(sp~2)—S键的芳基/烯基硫醚类化合物广泛存在于具有生物活性或其它潜在应用价值的有机化合物中.在过去的十来年时间,构建C(sp~2)—S键的相关研究发展迅猛,大量新型高效的催化体系和丰富多样的反应底物被开发报道,极大地丰富了含有C(sp~2)—S骨架的化合物合成的研究方法学.综述了2001~2016年期间通过无过渡金属催化的碳-氢键官能化反应构建C(sp~2)—S键的研究进展.     

三价钴催化下N-S键辅助的非氧化条件下经碳氢活化合成异喹啉

异喹啉是非常重要的杂环化合物,广泛应用于有机合成中,也是构成药物和材料分子的核心骨架。很多异喹啉类的生物碱都由异喹啉基本骨架构成,它们都有一定药理活性和生物活性,包括抗真菌、抗癌、抗心律失常、阵痛麻醉和降血压等功效。迄今已知的含异喹啉骨架的生物碱超过1000种,是生物碱中最多的一类。传统的合成异喹啉的方法需要官能化的原料和强酸,反应条件比较苛刻,合成步骤繁琐。例如Larock课题组利用钯催化将邻溴官能化的亚胺与炔烃环化偶联,合成了一系列异喹啉化合物。而过渡金属催化合成异喹啉是一种能够有效合成多种取代基异喹啉的方法。在过去的几十年中,通过碳氢活化策略合成杂环化合物的方法得到迅猛发展,从而使得大量的芳基化合物都能作为反应的起始原料。尤其是铑、铱、钯、钌等过渡金属都能催化芳烃的碳氢活化,从而合成异喹啉化合物。 Fagnou课题组最早报道了氧化条件下利用三价铑催化剂经碳氢键活化与炔烃偶联合成异喹啉的方法。随后,众多研究组利用氧化型导向基策略在无外加氧化剂条件下高效、高选择性地合成了异喹啉。除了利用三价铑催化剂之外,利用二价钌催化剂通过碳氢活化策略也能实现类似反应。但是,这些反应体系都必须使用铑和钌等贵金属催化剂,极大地限制了该合成异喹啉方法的应用前景。近年来,数个研究组将地球上储量丰富、便宜有效的钴络合物作为催化剂应用到芳烃的碳氢键活化反应中,在简单的反应条件下合成了各种杂环化合物。对于一些反应,三价钴催化与三价铑催化能形成互补。最近, Kanai, Ackermann和Sundararaju几乎同时报道了三价钴催化肟谜的碳氢键活化,并在无外加氧化剂条件下实现了其与炔烃的偶联反应,高效地合成了异喹啉,在该类反应中以氮–氧键断裂作为内部氧化剂。但是在钴催化条件下氧化性的氮–硫键作为内部氧化剂辅助碳氢键活化的反应尚无报道。本课题组最近报道了芳基酮的N-亚磺酰亚胺与烯烃和胺化试剂的偶联反应,经N–S键断裂,高效合成了喹唑啉。本文利用三价钴催化剂在无外加氧化剂条件下实现了芳基酮N-亚磺酰亚胺与炔烃的偶联,反应经历了碳氢键活化和氮硫键断裂得到异喹啉。此反应对端炔和内炔底物均适用。为了初步了解反应机理,我们利用分子内竞争的方法进行了动力学同位素效应测定,结果表明碳氢键断裂过程可能是反应的决速步骤。结合文献结果,提出了可能的反应机理。     

铜催化苯甲酰胺与烷基偶氮试剂环化合成含α-取代季碳中心异喹啉二酮

发展了一种苯甲酰胺自由基自由基环化制备α-官能化叔烷基取代的异喹啉二酮的新反应。此环化反应以偶氮试剂为α-取代叔烷基自由基源物质,利用碘化亚铜/空气体系催化N-烷基-N-甲基丙烯酰基苯甲酰胺发生环化,经过串联自由基加成/环化/碳-碳键形成过程,一步构建了三重碳-碳键,以41%~71%的产率合成了一系列异喹啉二酮及其衍生物。特别值得提出得是,此研究发展了一种新型α-官能叔烷基自由基源物质,发现了一种同时引入两个α-官能叔烷基片段的串联新反应。反应底物适应范围广,反应高效,催化体系廉价实用,为具有潜在药用价值的含α-取代季碳中心的异喹啉二酮及衍生物的合成提供了一条廉价、简单、快捷的新途径。     

环丁醇开环官能化反应:通过C—C键断裂区域选择性构建γ位取代脂肪酮的新策略

环丁醇开环官能化反应是制备γ位取代脂肪酮的重要策略之一。通过区域选择性的C—C键断裂和新化学键(例如:C—C、C—N、C—O、C—F键等)的构建,环丁醇开环反应可以高效地在羰基的γ位引入各种各样的取代基团。环丁醇的开环反应途径主要分为两种:1)通过过渡金属钯和铑催化的β-碳消除反应开环;2)自由基历程的环丁醇单电子氧化开环。本文依据不同的开环反应机理,对环丁醇的开环官能化反应进行了阐述和展望。     

氨基甲酸酯在C—H键活化中的应用

氨基甲酸酯广泛存在于天然产物、药物和农药分子中,同时也是一种常见的C—H键活化导向官能团。在过渡金属催化下,氨基甲酸酯可导向底物分子氨基邻位的C—H键活化,经六元环金属中间体,再与其他偶联试剂偶联实现新的官能团化。本文系统总结了其在C—H键活化反应中的应用,具体包括:(1)N-芳基氨基甲酸酯、氨基甲酸芳酯和氨基甲酸烯醇酯可在过渡金属Pd、Rh、Ru和Ir等催化下发生芳基邻位sp2C—H键活化与官能团化反应,得到卤化、芳基化、环化和烯基化产物;(2)氨基甲酸烯醇酯可在Rh催化下发生烯基β-位sp2C—H键活化与官能团化反应,得到烯基化和烯丙基化产物;(3)氨基邻位具有活性氢的N-烷基氨基甲酸酯可在Pd、Cu、Fe甚至无过渡金属催化下发生sp3C—H键活化与官能团化反应,得到酰氧化、烷基化和芳基化产物。在芳香sp2C—H键活化中,取代基的电子效应和空间位阻效应均对产物产率和选择性有重要影响。大多数情况下,给电子与空间位阻较小的取代基有利于反应的顺利进行。此外,当底物为N-烷氧羰基保护的苄胺、四氢异喹啉或1,2-二氢喹啉时,因氨基邻位独特的高活性,可在Cu、Fe甚至无金属催化剂或光催化下催化氨基邻位sp3C—H键活化反应,还可以实现不对称诱导,获得非常高的对映选择性。希望本文总结的内容能促进氨基甲酸酯在C—H键活化反应中的进一步应用。     

氨基甲酸酯在C—H键活化中的应用

氨基甲酸酯广泛存在于天然产物、药物和农药分子中,同时也是一种常见的C—H键活化导向官能团。在过渡金属催化下,氨基甲酸酯可导向底物分子氨基邻位的C—H键活化,经六元环金属中间体,再与其他偶联试剂偶联实现新的官能团化。本文系统总结了其在C—H键活化反应中的应用,具体包括:(1)N-芳基氨基甲酸酯、氨基甲酸芳酯和氨基甲酸烯醇酯可在过渡金属Pd、Rh、Ru和Ir等催化下发生芳基邻位sp~2C—H键活化与官能团化反应,得到卤化、芳基化、环化和烯基化产物;(2)氨基甲酸烯醇酯可在Rh催化下发生烯基β-位sp~2C—H键活化与官能团化反应,得到烯基化和烯丙基化产物;(3)氨基邻位具有活性氢的N-烷基氨基甲酸酯可在Pd、Cu、Fe甚至无过渡金属催化下发生sp~3C—H键活化与官能团化反应,得到酰氧化、烷基化和芳基化产物。在芳香sp~2C—H键活化中,取代基的电子效应和空间位阻效应均对产物产率和选择性有重要影响。大多数情况下,给电子与空间位阻较小的取代基有利于反应的顺利进行。此外,当底物为N-烷氧羰基保护的苄胺、四氢异喹啉或1,2-二氢喹啉时,因氨基邻位独特的高活性,可在Cu、Fe甚至无金属催化剂或光催化下催化氨基邻位sp~3C—H键活化反应,还可以实现不对称诱导,获得非常高的对映选择性。希望本文总结的内容能促进氨基甲酸酯在C—H键活化反应中的进一步应用。     

普通烷烃C―H键的活化官能化

普通烷烃C―H键是指不受杂原子和碳不饱和官能团影响的sp3C―H键,如甲烷、链烷烃和环烷烃的C―H键等。它们具有较大的键能和较小的酸碱性,因而呈现惰性,通常不易在温和条件下发生断裂。同时,除个别烷烃以外,普通烷烃往往具有不同性质和不同位置的C―H键,其反应选择性也是一个难点。近半个世纪以来,金属参与的惰性C―H键活化及官能化反应得到了重视与发展。其中,在没有官能团导向作用下,过渡金属催化剂对甲烷C―H键和普通烷烃一级C―H键进行选择性亲电活化和氧化加成,从而导致官能化反应发生是比较有效的。本文介绍了这些方法的研究进展,包含机理分析以及相关反应的建立。     

Recent advances in the diversification of chromones and flavones by direct C-H bond activation or functionalization

Chromone and flavone are both central backbones of natural products and clinical medicines. Synthesis of diversely functionalized chromones and flavones constitutes significant research contents of the modern synthetic science because abundant molecular libraries of such types are crucial in providing candidate compounds for the discovery of new pharmaceuticals and functional materials. The direct C-H bond activation or functionalization on these heterocyclic backbones provides highly powerful tools for the rapid accesses to densely functionalized chromone and flavone derivatives. Considering the importance of the functionalized chromone and flavone compounds as well as the notable advances in the synthesis of such products by direct C-H activation or functionalization, we review herein the research advances in the C-H bond activation and functionalization reactions of chromone and flavones, in hope of showing the current states and promise of the research domain.     

Mild aerobic oxidative palladium (II) catalyzed C-H bond functionalization: regioselective and switchable C-H alkenylation and annulation of pyrroles

A palladium catalyzed C-H bond functionalization system that operates under ambient and aerobic conditions can be used to alkenylate pyrroles with control of regioselectivty. A steric and electronic control strategy can be used to influence positional control in the C-H bond functionalization process that results in either the C2 or C3 alkenylated products. Air, molecular oxygen, or tBuOOBz can be used as reoxidant in this mild process, and the reaction works on a range of substrates. Finally a catalytic aerobic annulation strategy is described that can be controlled to produce cyclization at either the C2 or C3 positions, thus forming diverse pyrrole products.     

过渡金属催化多氟芳烃碳氢键直接官能化

多氟芳烃衍生物是一种在医疗和有机半导体材料等方面有重要用途的化合物。本文介绍了近8年来过渡金属钯、铑、铜、镍催化多氟芳烃碳氢键直接官能化反应的进展。     

C-H键选择性直接电氧化研究

C-H键是有机化合物中最基本的化学键,C-H键的活化和直接转化避免了反应物的预先官能化,是最终实现烷烃类化合物转化为不同种类有机化合物最直接、高效的转换方式,通过C-H键构建C-X键（X=O、C、N）是非常重要和具有挑战性的研究. C-H键直接电氧化活化过程中以“电子”参与反应,不需要加入额外的催化剂,并可通过选择合适的电极材料、支持电解质、溶剂和反应温度,通过恒电流或者恒电位电解,进行具有特定的反应选择性和区域选择性的C-H键电氧化活化,从而获得含其他活性基团的目标产物.     

Copper(II)-catalyzed aerobic oxidative synthesis of substituted 1,2,3- and 1,2,4-triazoles from bisarylhydrazones via C-H functionalization/C-C/N-N/C-N bonds formation

An unprecedented copper(II)-catalyzed aerobic oxidative synthesis of 2,4,5-triaryl-1,2,3-triazoles and 1,3,5-triaryl-1,2,4-triazoles from bisarylhydrazones as the common starting precursor has been achieved via cascade C-H functionalization/C-C/N-N/C-N bonds formation under mild reaction conditions. One of the enthralling outcomes of this strategy is the copper(II)-catalyzed room temperature C-H functionalization/C-N bond formation in presence of air, which has been accomplished during the synthesis of substituted 1,2,4-triazoles. This new class of compounds could give prospective luminescence as an iconic component in the area of pharmaceutical and biological sciences. The intermediates for both the processes have been isolated to elucidate the mechanistic scenario.     

Iron-facilitated direct oxidative C-H transformation of allylarenes or alkenes to alkenyl nitriles

This paper describes the first direct approach to alkenyl nitriles from allylarenes or alkenes facilitated by an inexpensive homogeneous iron catalyst. Three C-H bond cleavages occur under the mild conditions during this process. Mechanistic studies indicate that the cleavage of the allyl C(sp(3))-H bond is involved in the rate-determining step. This observation may provide an opportunity to achieve C(sp(3))-H functionalization catalyzed by an iron catalyst.     

A general procedure for the synthesis of alkyl- and arylethynyl-1,2,3-triazole-fused dihydroisoquinolines

A general procedure for the synthesis of the title compounds has been devised starting from the available 2-halophenylethyl azides, by means of click reactions with trimethylsilylacetylene or 1-trimethylsilyl-1,3-butadiyne followed by a transition metal-catalyzed functionalization of C-H bond. A further extension of this procedure led us to devise the synthesis of more complex 4,4'-bitriazole-fused dihydroisoquinolines.     

Chiral N‐Heterocyclic Carbene Ligands Enable Asymmetric C−H Bond Functionalization

The asymmetric functionalization of C?H bond is a particularly valuable approach for the production of enantioenriched chiral organic compounds. Chiral N‐heterocyclic carbene (NHC) ligands have become ubiquitous in enantioselective transition‐metal catalysis. Conversely, the use of chiral NHC ligands in metal‐catalyzed asymmetric C?H bond functionalization is still at an early stage. This minireview highlights all the developments and the new advances in this rapidly evolving research area.     

One-pot palladium-catalyzed C-I and C-H bond activation and subsequent Suzuki-Miyaura cross-coupling of 2-aryl-3-iodo-4-(phenylamino)quinolines with arylboronic acids

The 2-aryl-3-iodo-4-(phenylamino)quinolines undergo one-pot palladium-mediated C-I and C-H bond activation and subsequent Suzuki-Miyaura cross-coupling with arylboronic acids under anhydrous conditions to afford mixture of 2,3-diaryl-4-(phenylamino)quinolines (minor) and 2-aryl-4-([(1,1′-biaryl)-2-yl]amino)quinoline derivatives (major). The 2,3-diaryl-4-(phenylamino)quinolines were isolated as major products when 2 M K₂CO₃ was used as a base. A plausible mechanism, which implicates a six-membered palladacycle intermediate is proposed for the formation of the observed mixture of products. The prepared compounds were characterized using a combination of spectroscopic and X-ray crystallographic techniques.     

Silver‐Catalyzed Cross‐Coupling of Isocyanides and Active Methylene Compounds by a Radical Process

Isocyanides are versatile building blocks, and have been extensively exploited in C? H functionalization reactions. However, transition‐metal‐catalyzed direct C? H functionalization reactions with isocyanides suffer from over‐insertion of isocyanides. Reported herein is a radical coupling/isomerization strategy for the cross‐coupling of isocyanides with active methylene compounds through silver‐catalysis. The method solves the over‐insertion issue and affords a variety of otherwise difficult to synthesize β‐aminoenones and tricarbonylmethanes under base‐ and ligand‐free conditions. This report presents a new fundamental C? C bond‐forming reaction of two basic chemicals.