中國(guó)科大在惰性雙C?H鍵活化領(lǐng)域取得新進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院黃漢民教授團(tuán)隊(duì)在惰性雙C-H鍵活化領(lǐng)域取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)自由基-過(guò)渡金屬接力活化C-H鍵的策略，利用CO對(duì)烷基鈀的選擇性插入對(duì)烯丙基自由基進(jìn)行分選，實(shí)現(xiàn)了位點(diǎn)選擇性的雙C-H鍵活化，并在此基礎(chǔ)上建立了烯烴與亞胺的羰化-環(huán)加成反應(yīng)，為烯基取代的β-內(nèi)酰胺的合成提供了全新的路徑。相關(guān)成果以“Site-Selective Carbonylative Cyclization with Two Allylic C?H Bonds Enabled by Radical Differentiation”為題發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc）。

圖.烯烴選擇性雙C(sp3)-H鍵活化

惰性C-H鍵的活化及其定向轉(zhuǎn)化是有機(jī)合成化學(xué)和催化化學(xué)的重要研究領(lǐng)域，被譽(yù)為有機(jī)合成化學(xué)研究的圣杯。在過(guò)去幾十年間，科學(xué)家們通過(guò)建立多種活化策略、發(fā)展高效催化體系，在活化單根C-H鍵的研究中取得了重要進(jìn)展。然而，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多根C-H鍵的選擇性活化及其定向轉(zhuǎn)化卻極具挑戰(zhàn)性，目前仍鮮有報(bào)道。圍繞上述挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)利用他們?cè)缙诎l(fā)展的自由基-金屬接力活化C-H鍵的策略（J. Am. Chem. Soc.2012,134, 9902），結(jié)合烯酮活性中間體的生成過(guò)程，在2023年實(shí)現(xiàn)了甲苯等烷基芳烴的雙C(sp3)-H鍵活化（J. Am. Chem. Soc.2023,145, 4982）。

烯烴作為廉價(jià)的大宗化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥、高分子合成等領(lǐng)域?？紤]到烯烴中通常含有多根C(sp3)-H鍵，選擇性實(shí)現(xiàn)其中某兩根C-H鍵的活化顯得極為困難。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，該研究團(tuán)隊(duì)巧妙地利用CO插入烯丙基金屬物種這一基元步驟對(duì)空間位阻的敏感性，通過(guò)羰基化過(guò)程實(shí)現(xiàn)了多種烯丙基自由基的有效識(shí)別與分選。同時(shí)，利用CO插入形成的?；饘傥锓N具有顯著增強(qiáng)的α-C-H酸性這一特點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了高位點(diǎn)選擇性的雙烯丙位C(sp3)-H鍵活化，建立了烯烴與亞胺的羰化-環(huán)加成反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)烯基取代的β-內(nèi)酰胺骨架的構(gòu)建。上述研究不僅為惰性雙C-H鍵活化提供了全新的策略，同時(shí)也為廣泛存在的β-內(nèi)酰胺類藥物分子的合成開辟了新路徑。例如，利用簡(jiǎn)單烯烴作為原料，經(jīng)3步便能合成抗腫瘤試劑，充分體現(xiàn)了該反應(yīng)的實(shí)用價(jià)值。