钌催化C-H键活化构建C-C键反应的研究进展

根据定位基团类型并结合其反应机理,介绍了近几年来钌催化的C-H键活化构建C-C键的研究进展.参考文献40篇.     

C-H键活化反应的密度泛函理论模拟对简化模型的评估

采用密度泛函理论方法, 模拟了Rh(PPh₃)₃Cl催化的C-H键活化/C-C键偶联反应. 将反应机理分为C-H键活化、 迁移插入和还原消除3个过程进行讨论. 计算结果表明, 势能面的最高点为迁移插入的过渡态, 相对于初始原料的自由能为108.3 kJ/mol. 为了探索简化计算模型对模拟反应机理的影响, 使用2种模型催化剂Rh(PMe₃)₃Cl和Rh(PH₃)₃Cl表征相同的反应过程, 结果表明配体简化模型不合理, 主要是因为PPh₃配体的空间效应和熵效应非常明显.     

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.     

共轭双烯辅助下的烯丙基碳氢键活化:Rh(I)催化的多取代的四氢吡咯、四氢呋喃及环戊烷衍生物的合成

<正>J.Am.Chem.Soc.2010,132,4542～4543选择性C-H键官能团化是一种非常经济、高效地利用碳氢化合物的方法.在诸多C-H键活化/C-C键形成的反应中,将C-H键进行活化后直接加     

基于钯催化C-H键活化的多米诺反应

近年来,多米诺反应作为一种合成复杂分子的高效手段已得到有机合成化学家的广泛关注。该反应过程中,不需改变反应条件和添加试剂,中间体也无需分离和提纯,实现了原子经济和环境友好。通过C-H键活化直接构建碳-碳键和碳-杂原子键,大大拓展了传统偶联反应的底物范围,同样具有高原子经济性,已经广泛地作为多米诺反应中的一个高效步骤。此外,钯催化剂运用广泛,能够与多种官能团兼容,是多米诺反应的理想金属催化剂。本文综述了基于钯催化C-H键活化的多米诺反应的最新研究进展,以反应中钯的价态变化进行分类,介绍有关反应的特点、优势及其在天然产物合成中的应用。     

Pd催化的配体导向C—H键乙酰化反应的理论研究

Pd催化的配体导向C-H键官能化反应已经成为有机化学中一种重要的合成手段. 我们用B3PW91密度泛函方法研究了Pd催化的配体导向C-H键乙酰化反应中催化剂和底物配合步骤以及C-H键活化步骤中的热力学性质. 研究发现, 具有不同导向基团的反应物之间竞争反应的选择性取决于导向基团与Pd(OAc)₂的配合步骤, 配合反应稳定常数大的较容易生成乙酰化的产物. 另一方面, 反应的选择性与C-H键的活化步骤无关, 并且与导向基团的配位原子的气相碱性、原子上的电荷密度以及最高占据轨道能量都没有相关性.     

可溶过渡金属体系对饱和烃C-H键的活化与官能化

本文综述了饱和烃C-H键活化的新进展以及利用可溶过渡金属多氢化物对饱和烃C-H键进行活化、选择性催化官能化。     

Fe原子活化乙烷的微观反应机理

本文采用密度泛函理论B3LYP方法在6-311 G(d,p)基组水平上研究了Fe原子催化乙烷反应的微观反应机理,优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的构型,并在同一水平上计算了反应中各驻点的振动频率,运用自然键轨道理论(NBO)方法分析了各物质的成键情况和轨道间相互作用。Fe原子对乙烷的活化过程可分为C-C键活化及C-H键活化,分别释放出CH4和H2。     

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。      

过渡金属-配体σ键键能在碳-氢键活化中的应用

过渡金属催化的碳-氢(C-H)键活化因其优异的原子经济性及步骤简便性在过去几十年间蓬勃发展,已成为当前构建复杂化合物最常用的策略之一.对该过程中活性中间体的热力学研究有助于加深人们对反应机理的理解,指导新催化剂、新反应的理性设计.然而,近年来该领域的发展颇为缓慢,相应的报道十分零散,缺少系统的归纳和总结.本综述简要梳理...     

Competition between C-C and C-H Activation in Reactions of Neutral Nickel Atom with Cycloalkanes （n = 3-7）

A theoretical investigation of the reaction mechanisms for C-H and C-C bond activation processes in the reaction of Ni with cycloalkanes C,,H2. （n = 3-7） is carried out. For the Ni ＋ CnH2, （n = 3, 4） reactions, the major and minor reaction channels involve C-C and C-H bond activations, respectively, whereas Ni atom prefers the attacking of C-H bond over the C-C bond in CnH2n （n = 5=7）. The results are in good agreement with the experimental study. In all cases, intermediates and transition states along the reaction paths of interest are characterized, It is found that both the C-H and C-C bond activation processes are proposed to proceed in a one-step manner via one transition state. The overall C-H and C-C bond activation processes are exothermic and involve low energy barriers, thus transition metal atom Ni is a good mediator for the activity of cycloalkanes CnH2n （n = 3 -7）.     

无过渡金属条件下喹啉C5位碳-氢键官能化反应

喹啉是一类重要的杂环化合物,喹啉类化合物的合成方法研究备受关注。通过喹啉的碳-氢键直接官能化反应制备取代喹啉类衍生物是一种简便而有效的方法。然而,喹啉的C5位选择性碳-氢键官能化反应仍然存在挑战,目前大多在过渡金属催化下实现,无过渡金属条件下的反应亟待开发。本文按成键类型(碳-卤键、碳-氮键、碳-氧键、碳-硫键和碳-碳键)分类综述了近年来在无过渡金属条件下喹啉C5位碳-氢键官能化反应的研究进展,并对该领域的研究现状及所存在的问题进行了总结。     

Catalytic asymmetric α-acylation of tertiary amines mediated by a dual catalysis mode: N-heterocyclic carbene and photoredox catalysis

Cross-coupling reactions are among the most widely utilized methods for C-C bond formation; however, the requirement of preactivated starting materials still presents a major limitation. Methods that take direct advantage of the inherent reactivity of the C-H bond offer an efficient alternative to these methods, negating the requirement for substrate preactivation. In this process, two chemically distinct activation events culminate in the formation of the desired C-C bond with loss of H(2) as the only byproduct. Herein we report the catalytic asymmetric α-acylation of tertiary amines with aldehydes facilitated by the combination of chiral N-heterocyclic carbene catalysis and photoredox catalysis.     

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。     

钴原子催化活化乙烷的反应机理

采用密度泛函理论B3LYP方法分别在两种不同基组水平上, 研究了Co原子催化乙烷反应的反应机理, 优化了反应过程中各反应物、中间体、过渡态和产物的构型, 并在同一水平上计算了反应中各驻点的振动频率, 运用自然键轨道理论(NBO)方法分析了各物质的成键情况和轨道间相互作用. 在两种不同基组水平上研究所得的反应历程及相应的能量变化趋势是一致的, 其活化过程可分为C—C键活化及C—H键活化, 分别释放出CH4和H2, 反应速控步骤的活化能后者较前者低, 因此, C—H键的活化较C—C 键活化容易进行.     

C-C versus C-H activation and versus agostic C-C interaction controlled by electron density at the metal center

Based on the PCN ligand 2, a remarkable degree of control over C-C versus C-H bond activation and versus formation of an agostic C-C complex was demonstrated by choice of cationic [Rh(CO)(n)(C(2)H(4))(2-n)] (n=0, 1, 2) precursors. Whereas reaction of 2 with [Rh(C(2)H(4))(2)(solv)(n)]BF(4) results in exclusive C-C bond activation to yield product 5, reaction with the dicarbonyl precursor [Rh(CO)(2)(solv)(n)]BF(4) leads to formation of the C-H activated complex 9. The latter process is promoted by intramolecular deprotonation of the C-H bond by the hemilabile amine arm of the PCN ligand. The mixed monocarbonyl monoethylene Rh species [Rh(CO)(C(2)H(4))]BF(4) reacts with the PCN ligand 2 to give an agostic complex 7. The C-C activated complex 5 is easily converted to the C-H activated one (9) by reaction with CO; the reaction proceeds by a unique sequence of 1,2-metal-to-carbon methyl shift, agostic interaction, and C-H activation processes. Similarly, the C-C agostic complex 7 is converted to the same C-H activated product 9 by treatment with CO.     

Cu(II)-mediated oxidative dimerization of 2-phenylpyridine derivatives

A Cu(II)/I₂-mediated C-H bond activation is described. A variety of 2-phenylpyridine derivatives are oxidatively dimerized at the ortho-position of the phenyl ring in which a net loss of two hydrogen atoms results in the formation of a biaryl compound via a double C-H activation/C-C bond-forming process. Moderate functional group tolerance was observed on both the aryl and the pyridyl rings. A single electron transfer (SET) or electrophilic metalation process for iodination followed by Ullmann coupling of the intermediate iodinated product is proposed as the operating mechanism for the dimerization process.