光/电化学氧化诱导C–H键官能团化

C–H键活化及其官能团化一直被认为是合成化学的圣杯,光/电氧化诱导C–H键官能团化反应为追求更为绿色、原子经济性、步骤经济性更高的现代合成化学提供了新思路.我们借助可见光或电化学氧化诱导策略实现了直接C–H键官能团化,即底物无需预官能团化,无需外加氧化剂,可直接实现碳–碳以及碳–杂键的构建.通过光/电化学氧化诱导策略使得反应在更为温和的条件下进行,能够兼容更多官能团,并且为合成化学提供一条新的途径.近些年,该策略已经应用于不同化学环境C–H官能团化构建多种化学键.本文结合该领域的代表性工作,重点介绍本课题组近些年在光/电氧化诱导C–H键官能团化反应上的研究进展,并对这一领域的前景进行了展望.     

铑催化不对称碳氢键活化合成平面手性二茂铁化合物

<正>碳氢键官能团化反应是有机合成领域广受关注的反应之一.这一过程可以通过直接切断反应物的碳氢键来构建各种碳碳、碳杂原子键,生成多种类型的化合物.相对于必须使用含官能团的化合物为原料的合成过程,碳氢键官能团化反应有潜在、相对更适应可持续发展绿色化学的要求.过去二十年来,导向基团辅助的碳氢键活化反应有着十分快速的发展,各种过渡金属如钯、铑、     

P450酶催化C—H键官能团化的研究进展

C-H键选择性官能团化是构建C-X键最直接的策略,但因C-H键的解离能高,如何在温和条件下实现C-H键选择性官能团化是合成化学面临的巨大挑战。P450酶来源广泛,催化功能具有多样性,可催化众多反应类型,其中包括C-H键的选择性官能团化。本文主要对近十年P450酶催化C-H键羟基化、氨基化和烷基化方面进行了综述,并对其未来C-H键官能团化的研究进行了展望。      

光诱导铁催化在有机合成中的应用研究进展

近年来,以过渡金属钌和铱络合物为代表的光催化剂的开发和应用为有机合成开启了新篇章,这些过渡金属光催化剂参与的光催化反应为化学键的构筑和有机转化提供了温和高效的新策略.为了丰富光催化剂的种类,拓宽光催化体系的适用范围,发展绿色可持续化学,近年来一些廉价易得的过渡金属比如铜、铁等被相继开发用作光催化剂.其中,铁催化剂因其无毒、种类丰富,并且具有独特的配体-金属电荷转移性质,在光催化合成领域大放异彩.依据反应类型对光诱导铁催化反应进行了综述,主要包括C—H键官能团化反应、C—C键官能团化反应、烯烃双官能团化反应、交叉偶联反应、脱羧官能团化反应、选择性氧化和还原反应.     

BrΦnsted酸性离子液体掺杂聚苯胺的无溶剂制备及其表征

首先合成了两种带—SO3H官能团的Brφnsted酸离子液体([MIMPS][HSO4]和[PYPS][HSO4]),然后分别以这两种带—SO3H官能团的Brφnsted酸性离子液体做为掺杂剂,在无溶剂条件下通过机械化学聚合反应制备了掺杂导电态聚苯胺.由于带—SO3H官能团的Brφnsted酸性离子液体中H+可以单独以离子形式存在,因此可形成质子化导电态的翠绿亚胺盐,并以红外光谱、紫外可见-近红外、X-射线衍射、循环伏安和四探针技术等测试方法对聚苯胺进行了结构和性能表征.PANI-[MIMPS][HSO4]的结晶性、电导率和电化学活性要优于PANI-[PYPS][HSO4].     

基于烯丙基-Au(Ⅰ)中间体的不对称杂-Ene型反应

噁唑/噁唑啉骨架广泛存在于天然产物和合成生物活性分子中,备受到化学工作者的关注[1].在众多合成方法中,炔丙基酰胺的分子内环化反应被认为是合成1,3-噁唑衍生物最直接和最具原子经济性的途径(Scheme 1,path a).反应的催化剂可以是酸、碱或过渡金属,如金、银、钯和铜等[2].其中Au配合物作为一类重要的软金属催化剂,能够有效活化碳碳叁键。     

铁催化芳烃与苄位碳氢键的脱氢交叉偶联反应

碳氢键的官能团化是当今有机化学最重要的研究领域之一,发展环境友好的催化体系来实现碳氢键选择性地官能团化是合成化学家长期追求的目标（Chem．Rev．1997,97,2879和Nature2008,451,417）．以贵金属钯、钌、铱等作为催化剂的碳氢键的官能团化已有很多报道,但高昂的价格和相对较高的毒性限制了这些反应的工业化．相对而言,使用廉价、无毒的过渡金属铁作为催化剂的碳氢键的官能团反应报道较少．     

配对氧化还原催化实现未活化C(sp3)—H键的官能团化

<正>烷烃的化学性质较为惰性,其拥有较高的氧化电势和C—H键键能.直接对烷烃官能团化通常很难保证好的反应选择性和官能团兼容性,这使得烷烃的C(sp³)—H键官能团化具有较大的挑战性(图1a)^[1].而在电化学中,可通过使用氧化还原媒介(redoxmediator)来克服氧化烷烃所需要的高电势,使反应条件变得温和^[2].     

基于C—H键官能团化的药物合成

过渡金属催化的C—H键官能团化是有机化学的重要研究内容,并被作为工具广泛应用于药物合成领域。本文阐述了C—H键官能团化的经典反应类型,着重综述了C—H键的芳基化、烯基化、烷基化、卤化、羟基化、胺化和C—H插入反应在药物合成中的应用,详细描述了具体药物的合成实例,并对重要的反应机理进行了分析,最后展望了C—H键官能团化在药物合成中的发展前景。     

一种实用与通用的硼酸频哪醇酯的胺化试剂:碘化1-氨基-三乙烯二铵盐

有机硼化合物因其易于转化而成为有机合成中常用的试剂[1].在其转化中,C-B键胺化是一种非常有价值的合成胺的方法,在药物合成中极具吸引力.早期的研究通过使用氯胺、烷基叠氮化物或羟胺衍生物作为两亲性氮源,实现了多种亲电硼烷衍生物的胺化[2].随着有机硼化学的发展,有机硼酸频哪醇酯(R-Bpin)已被广泛用于各种转化中,但其直接胺化仍具有挑战性[3].     

镍氢催化的烯烃的还原远程sp~3-C—H键芳基化反应

正J.Am.Chem.Soc.2017,139,1061~1064碳氢键官能团化是有机化学研究的热点,目前的方法大多需要特定的导向基,较高的温度,限制了其实用性.烯烃来源丰富,制备简单.南京大学化学化工学院朱少林课题组利用烯烃和镍氢化学来引发远程sp~3-C—H键官能团化,净结果是双键被无痕地还原而远程C—H键被官能团化.该反应模型巧妙利用镍氢与烯烃发生插入/消除反应诱     

烯烃的双官能团化反应研究进展

作为一类重要的有机化学反应,烯烃的双官能团化反应不仅可以经济有效地一步合成多位点反应产物,而且可以将起始原料转化为多种含有生物活性或药物活性的化合物,同时还为构建化学结构的多样性提供了更多的方法,所以发展烯烃的双官能团化反应十分重要.对近十二年来各类烯烃的双官能团化反应进行了综述.主要分为:铜催化的烯烃的双官能团化反应、其它过渡金属催化的烯烃的双官能团化反应以及非金属催化的烯烃的双官能团化反应.同时对该类反应的发展前景进行了展望.     

交叉脱氢偶联反应*

发现高效高选择性的有机合成反应是有机合成化学研究中一个重要的发展方向。传统的有机合成化学是建立在官能团相互转化基础上的,又称官能团化学。非活泼化学键（如C-H键）的直接官能团化省去了一步甚至多步制备官能团化的反应底物,因此,非活泼化学键活化是提高有机合成反应效率的一个重要发展方向。交叉脱氢偶联（Cross-Dehydrogenative-Coupling,CDC）反应就是直接利用不同反应底物中的C-H键,在氧化条件下,进行脱氢偶联反应形成C-C键。交叉脱氢偶联反应实现了更短的合成路线和更高的原子利用效率,为直接利用简单的原料进行高效的复杂的有机合成任务提供了一种新的思路和手段。     

胺甲酰氟促进的镍催化非活化烯烃的不对称胺甲酰基-芳基化反应

过渡金属催化烯烃的不对称双碳官能团化反应提供了一种快速构建手性化合物的简便方法,近年来备受化学研究者们的关注[1].目前主要的研究思路是通过设计含苯环的底物现场生成芳基金属物种,来进行不活泼烯烃的分子内不对称双官能团化反应.对于含有非苯并底物的非活化烯烃的不对称双碳官能团化反应来实现季碳手性中心的构建,已报道的仅有少数通过酰基金属中间体的策略[2-4].2010年,Takemoto等[2]报道了一例钯催化烯烃和胺甲酰氰的不对称胺酰基氰化反应来构建季碳手性中心。     

镍催化偕二氟烯烃与碳亲电试剂区域/立体选择性C—F键活化脱氟偶联

<正>含氟化合物在材料科学、医学、有机化学等诸多方面都有重要用途[1].单氟烯烃是药物化学环境中理想的酰胺键模拟物,在基于电子等排体的药物设计中显示出巨大潜力[2].因此,开发有效途径以获取不同类型的单氟烯烃的需求正在增长.当前有效的方案包括氟代反应构建含氟基团[3]和选择性活化及官能团化多氟化合物中的C—F键[4].后一种策略近来被证明更有效和更普遍,     

共价有机框架稳定性提高及其在放射性核素分离中的应用

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一类通过可逆反应制备的具有长程有序结构的晶态有机多孔聚合物，因其良好的耐辐照性、结构可设计性及可功能化特点有望在放射性核素高效吸附及作用机理探讨中发挥作用。但连接键可逆性降低了COFs的化学稳定性，本文系统地综述了COFs化学稳定性提高(包括连接键可逆性的降低、合成后可逆连接键向不可逆转化及连接键周围疏水环境构建)、晶型调控(包括合成条件、二维COFs层内共平面及层间堆叠作用力的影响及无定形聚合物结晶化)、功能化方法和其在放射性核素分离富集方面中的应用。通过增强COFs骨架的强度，引入特殊的功能化官能团或改变单体大小通过尺寸匹配效应来增强放射性核素离子与COFs的相互作用，并就COFs在该领域应用前景和研究方向进行了展望。     

铁催化芳烃与苄位碳氢键的脱氢交叉偶联反应

碳氢键的官能团化是当今有机化学最重要的研究领域之一, 发展环境友好的催化体系来实现碳氢键选择性地官能团化是合成化学家长期追求的目标(Chem. Rev. 1997, 97, 2879和Nature 2008, 451, 417). 以贵金属钯、钌、铱等作为催化剂的碳氢键的官能团化已有很多报道, 但高昂的价格和相对较高的毒性限制了这些反应的工业化. 相对而言, 使用廉价、无毒的过渡金属铁作为催化剂的碳氢键的官能团反应报道较少. 北京大学化学与分子工程学院施章杰发展了利用便宜、无毒的铁盐作为催化剂, 在温和条件下同时实现不同分子中sp2和sp3两种C—H活化, 首次实现了苄位sp3 C—H的直接“交叉脱氢芳基化”的催化过程. 此工作不仅提供了一条简单、高效的途径构建三芳基甲烷类化合物的方法, 成为绿色化学的一个重要的例子, 同时为实现不同种类的C—H活化提供了新思路.     

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.     

点击化学制备新型手性配体交换色谱固定相

采用点击化学反应制备了一种新型L-脯氨酰胺衍生物键合手性配体交换色谱固定相.硅胶与γ-氯丙基三乙氧基硅烷反应后,再与叠氮化钠反应制备得到叠氮化硅胶. 在甲醇溶液中,以溴化亚铜为催化剂,叠氮化硅胶与合成的手性选择子N-炔丙基脯氨酰胺,室温反应48 h,而键合上手性官能团.手性选择子的键合量达0.47 mmol/g,操作简单,反应条件温和.制备的手性固定相以0.2 mmol/L Cu(Ac)2水溶液为流动相,在配体交换模式下拆分了8种D,L-氨基酸,对映体选择因子α在1.14～2.42之间.手性分离能力和稳定性研究表明,点击化学在手性配体交换色谱固定相的制备中具有极大潜力.     

基于羧酸作为酰基源的有机偕二硼化合物双官能化转化

正Angew.Chem.Int.Ed.2018,57,5501～5505有机偕二硼化合物由于具有选择性地进行单官能团以及双官能团化的潜力而受到越来越多的关注.然而,目前有机偕二硼化合物的选择性双官能团化依旧具有许多挑战.当有机偕二硼中的一个C—B键进行官能化之后,第二个C—B键的反应活性往往会降低.但是,将偕二硼中的一个C—B键首先接入酰基能够以形成烯醇硼的形式直接活化第二个C—B键,从而实现有机偕二硼的双官能化.中国科学院兰州化学物理研究所苏州研究院/羰基合成与选择