亮点介绍

<正>镍氢催化的烯烃移位接力不对称氢烷基化Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1754～1758C(sp~3)立体手性中心广泛存在于药物分子和天然产物中.构建C(sp~3)—C(sp~3)键的过程中,对映选择性地引入一个不对称的二级烷基官能团能构建有机分子中最常见的叔碳C(sp~3)立体手性中心,该转化简洁而富挑战.从消旋的烷基卤化物或者烷基金属试剂出发,过渡金属催化的立体归一性的偶联反应是实现这类不对称转化的实用策略之     

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。     

苯丙氨酸衍生物的碳氢键直接官能化反应进展

苯丙氨酸衍生物具有显著的生物活性,被广泛应用于药物分子中.主要综述了近年来基于苯丙氨酸衍生物的碳氢键直接官能化反应,有效构建了C—I, C—C[含C(sp~2)—C(sp~2), C(sp~2)—C(sp)和C(sp~2)—C(sp~3)键], C—N, C—B和C—O键,从而简洁、高效地实现了苯丙氨酸衍生物的邻位碘化及分子内胺化反应,邻位烷基化、芳基化、烯基化、炔基化、酰基化、酰氧基化、胺化和硼化反应,以及间位芳基化和烷基化反应等.     

草酰胺导向下钯催化的C(sp~2)—H和C(sp~3)—H键的直接酰氧基化反应

成功地发展了一种草酰胺导向的钯催化的过氧化苯甲酸叔丁酯为氧化剂的C(sp~2)—H和C(sp~3)—H键的酰氧基化反应.草酰胺基保护的苄胺用过氧化苯甲酸叔丁酯或羧酸为酰氧基化剂可以选择性地进行C(sp~2)—H键的酰氧基化,而草酰氨基保护的2-烷基苯胺则可以进行苄基位C(sp~3)—H键的酰氧基化反应.该方法为芳香酸酯类化合物的合成提供了一种方便、有效的方法.     

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.     

烯烃参与的还原Heck反应构建C(sp~2)—C(sp~3)键研究进展

过渡金属催化的C(sp~2)—C(sp~3)交叉偶联在有机合成中具有重要意义,可用于合成复杂天然产物和药物分子.近年来,还原Heck反应已发展成为构筑C(sp~2)—C(sp~3)键的简洁、高效方法之一.根据参与反应的氢供体类型不同,综述了近十年来烯烃参与还原Heck反应的研究进展.对其作用机理进行了阐述,并对该领域的未来发展进行了展望.     

简单易得试剂与磷-氢化合物交叉偶联合成有机磷化合物

综述了近年来利用磷-氢化合物与简单易得试剂交叉偶联合成有机磷化合物的研究进展.主要包括利用末端炔烃与磷-氢化合物通过C—H/P—H交叉偶联合成炔基膦化合物,利用简单易得的含氧、含硫或含氮有机化合物与磷-氢化合物交叉偶联构建sp~2/sp~3-C—P键或P—Z键,并对部分反应的机理进行扼要总结.     

钯催化苄基的C(sp~3)—H键活化合成芳酸苄酯

主要介绍了一种新的Pd(Ⅱ)催化苄基C(sp~3)—H键直接功能化合成反应,制备了一系列芳酸苄基酯类产物.这类反应具有较高的官能团容忍性、较为宽泛的底物范围及相对较为温和的反应条件,同时底物中存在多个C(sp~3)—H键位点时能选择性构建目标产物,通过初步的控制实验提出了Pd(Ⅱ)/Pd(IV)的氧化偶联反应机理.     

通过钯催化双C—H键活化实现“一锅”串联C—C和C—N键的形成——菲啶酮的合成

Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,1380～1383近年来钯催化的C—H键活化已被广泛用于C—C,C—O,C—N,C—S和C—X(X=halogen)键的生成,然而一锅串联C—C和C—N键的形成极富挑战性.中国科学技术大学化学与材料科学学院王官武等通过CONHOMe导向基团实现了N-甲氧基苯甲酰胺的邻位sp~2-C—H键活化,与芳基碘代物发生芳基化,再通过sp~2-C—H键活化发生分子内关环生成具有重要生物活性的菲啶酮.该反应过程涉及到2个C—H键,1个C—I键,1个N—H键的断裂和1     

无金属参与苄位C(sp~3)—H键不对称直接官能团化研究进展

芳基结构广泛存在于天然产物和生物活性分子中,含芳基的化合物是重要的有机合成中间体.近年来,基于苄位C(sp~3)—H键的不对称直接官能团化能够高立体选择性地引入芳环及杂芳环结构,受到化学家们的广泛关注.其中有机小分子催化下无金属参与的催化模式具有较好的应用前景.本综述介绍了几种重要的无金属参与的苄位C(sp~3)—H键不对称直接官能团化的反应模式,总结了该领域近年来的主要研究进展.     

自由基促进的醇/醚α-O-C(sp~3)—H键选择性活化的最新研究进展

醇/醚是最常见的化工原料,而醇羟基被认为是合成化学中的"万能"官能团转化基团.选择性地切断醇/醚分子中α-氧原子位的C(sp~3)—H键,构筑新的化学键,无疑是一种十分有吸引力的合成策略.近年来,一些很高效的经自由基历程的这类转化被相继报道.醇/醚作为起始原料,羟基的有效保留以及专一的区域选择性等优点使得此类合成方法备受关注.概述了近年来经自由基促进的脂肪醇及醚α-氧C(sp~3)—H键选择性活化构建C—C键的最新研究进展.     

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.     

质谱中反偶电子规则并含双电荷离子的两类联苯化合物的裂解机理

利用气相色谱-质谱法分别对含C≡C桥键、CF_2O桥键及双CF_2O桥键的联苯类化合物进行分析,在各个化合物的谱图中均存在显著的奇电子自由基离子峰(反偶电子规则)和双电荷碎片离子峰.根据所得实验结果,归纳以上化合物中奇电子离子的生成途径分别为:(1)游离基中心诱导苄基C_(sp~3)—C_(sp~3)键均裂后再经另一苄基C_(sp~3)—C_(sp~3)键均裂,即α-σ裂解;(2)电荷中心静电诱导C_(sp~3)—O_(sp~3)键异裂后再经苄基C_(sp~3)—C_(sp~3)键或C_(sp~3)—O_(sp~3)键均裂,即i-σ裂解.推测引起σ键裂解的机制是由内转换引起的.双电荷离子的生成受2个相互独立官能团上既含游离基又含电荷的活化反应中心共同诱导控制裂解得到,生成途径分别为:(1)2个相互独立的游离基中心分别诱导苄基C_(sp~3)—C_(sp~3)键双均裂得到,即αα双重控制裂解反应;(2)独立的游离基中心诱导C_(sp~3)—C_(sp~3)均裂及另一电荷中心静电诱导C_(sp~3)—O_(sp~3)键异裂得到,即iα双重控制裂解反应;(3)2个相互独立的电荷中心分别静电诱导C_(sp~3)—O_(sp~3)键双异裂,即ii双重控制裂解反应.采用密度泛函理论(DFT)方法对具有代表性的化合物的裂解途径进行了初步计算,结果与前述裂解机制一致.     

烷基Heck反应研究进展

在最近几年,钯催化的烷基Heck反应在构建C(sp~3)—C(sp~2)键领域被越来越多的化学工作者所关注.该综述总结归纳了涉及钯催化的烷基Heck型反应,主要分为分子内反应和分子间反应两大部分介绍,并详细讨论了多数转化的反应机理.希望通过该综述让更多的化学工作者了解钯自由基参与的Heck反应,并促进该领域的发展.     

HNNO_2自身氢迁移及异构化机理的理论研究

采用CBS-QB3方法对二硝酰胺酸(HDN)裂解过程中的HNNO2自由基自身氢迁移及N—N键断裂异构化反应机理进行了研究.结果表明,HNNO2自由基自身氢迁移反应经历了N(4)—O(2)间的氢迁移、O(2)—O(3)间的氢迁移及内转化3个不同类型的基元反应,最终生成N2O分子与OH自由基.其中N(4)—O(2)间的氢迁移为HNNO2自由基自身氢迁移反应中的速率决定步.HNNO2自由基通过N(1)—N(4)键断裂以及O(2)—N(4)键形成异构化成产物NO+HNO,该过程的能垒为176.17kJ·mol-1,比氢迁移通道决速步能垒高出了47.59kJ·mol-1,表明氢迁移通道为HNNO2裂解过程中的优势通道.     

不对称催化Si—H/X—H脱氢偶联构筑硅中心手性

硅中心手性有机硅化物因其独特的结构和性质,在有机合成、功能材料及生物医药等领域展现出特有的价值和应用前景,受到了化学家们的广泛关注.近年来,构筑硅中心手性的方法得到了快速发展,特别是利用过渡金属催化对前手性硅烷进行去对称化反应.其中,以二氢硅烷为底物进行的不对称催化Si—H/X—H脱氢偶联(Si-CADC),因其具有反应简单高效、原子经济性高、结构多样性好和对映选择性高等优点,成为了构筑硅中心手性的重要手段和方法.根据反应类型和产物的不同,主要从以下三个层次展开综述:(1)不对称脱氢偶联串联策略构筑四取代硅中心手性有机硅烷;(2)分子内Si—H/C—H脱氢偶联构筑环状硅中心手性单氢硅烷;(3)分子间Si—H/X—H脱氢偶联构筑非环状多样化的硅中心手性硅烷.     

C(sp3)—H键直接催化硅基化反应研究进展

含C(sp3)—Si键的有机硅化合物在材料科学、药物化学和精细化学品合成等研究领域有着广泛的应用.通过C(sp3)—H的直接催化硅基化形成C(sp3)—Si键具有高的原子经济性和步骤经济性特点,近些年己成为含C(sp3)—Si键的新型有机硅分子合成领域的一个研究热点.详细总结了 C(sp3)—H键直接催化硅基化反应的研...     

Pd催化C(sp~3)—H键活化构建杂环化合物的研究进展

杂环类化合物是传统有机合成、农药和医药合成的重要中间体,也是构建若干具有生物活性天然产物的基本骨架.通过Pd催化的C(sp~3)—H键活化实现一系列杂环化合物的合成,由于其具有高原子经济性的特点,近些年已发展成为杂环化合物合成领域的研究热点之一.根据所形成杂环化合物(主要涉及N、O杂环)的环数分类,综述了近十几年Pd催化C(sp~3)—H键活化构建杂环化合物的研究进展,探讨了反应的选择性、底物兼容性和反应机理,并对该领域的现存局限性和发展前景进行了总结和展望.     

通过对映选择性质子化实现吲哚的不对称C—H官能团化反应研究

研究了醋酸铑[Rh2(OAc)4]与手性磷酸共催化的芳基重氮乙酸酯对吲哚化合物的不对称C—H官能团化反应,通过对吲哚C—H官能团化反应质子转移机制的研究,提出了通过不对称质子化实现金属卡宾与吲哚的C—H不对称官能团化反应的新策略.通过吲哚C—H官能团化反应氘代实验证明,在金属卡宾对N-烷基吲哚的碳氢官能团化中,质子迁移是一个分子间的反应,需要借助一个"质子梭"试剂完成,因此通过应用"手性质子梭"催化的不对称质子化有望实现反应的对映选择控制.通过选用手性磷酸作为"手性质子梭"实现了吲哚C—H官能团化反应的不对称催化,重氮化合物在醋酸铑的催化下形成金属卡宾,金属卡宾与吲哚反应生成潜手性的离子对中间体,在催化剂量的手性磷酸存在下,质子迁移通过双功能的手性磷酸完成,通过手性磷酸对潜手性的离子对中间体的不对称质子化实现了反应的对映选择性控制.反应给出了优秀的产率(最高可达99%),良好到优秀的对映选择性(最高可达94%ee),且此反应对其他N-芳基和N-硅基吲哚也有良好的反应兼容性.     

亚氨基砜衍生物的合成研究进展

亚氨基砜系列化合物具有广泛的生物或药物活性.近年来,在过渡金属催化下,亚氨基砜系列化合物的合成取得了长足的进展.直接以NH-亚氨基砜作为反应底物,可实现N—H键的直接官能团化反应,如炔基化、烯基化、烷基化、芳基化等等.此外,利用S=NH结构片段作为分子内的导向基团,还可以实现底物分子内芳香环的C(sp~2)—H活化反应,合成结构各异的芳(杂)环衍生物.综述了亚氨基砜化合物N—H官能化反应和C—H官能化反应,并对部分反应的机理进行了讨论.