化學學院施章傑教授課題組在惰性脂肪族C-H活化研究領域取得新進展

2020-12-06 北京大學新聞網

2014/09/17 信息來源： 化學與分子工程學院

傳統的有機化學的合成策略是通過官能團化學轉化合成有用的化合物。從簡單的有機化合物出發通過惰性化學鍵活化的方法實現高附加值有機化合物的合成可以大大提高合成效率，提高反應的步驟經濟性和原子經濟性。在此研究領域，施章傑課題組在前面工作的基礎上，近期在脂肪族惰性C-H活化方面進行了深入研究並取得了一些重要進展。成果發表在Nature Communications（2014, 5, 4707）。

sp3C-H由於其極性更低，高鍵解離能（BDE）以及相似的化學環境導致其直接官能團化更具挑戰性。目前，利用導向策略，實現過渡金屬催化sp3 C-H的定向活化是一個重要的切實可行的策略。施章傑課題組在此領域也開展了一系列重要工作，如利用導向策略首次實現惰性sp3 C-H的直接氧化硼化等（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 389； Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 4945，etc）。但在通過簡單的過渡金屬催化的惰性的sp3C-H的直接氮化的研究領域，除了發展較為成熟的氮賓插入（nitrene insertion）和傳統的自由基過程（HLF反應）之外，只有零星的通過結構複雜的導向基團導向的形成小環體系的報導。對於目前發展比較成熟的方法，只適合於相對富電子的三級碳（CH）和二級碳（CH2)上的C-H的直接氨化，對於一級碳（CH3)的C-H的直接官能團化仍是很大的挑戰。

通過系統研究，施章傑課題組首次利用銀鹽作為催化劑，實現了分子內一級碳（CH3）的碳氫鍵的直接氨化（Nat. Commun. 2014, 5, 4707）。此方法也適用於通過芳環C-H直接分子內氨化的四氫喹啉衍生物的直接構建。機理研究證明此反應是完全不同於氮賓插入或HLF反應的新途徑。利用此方法，可以實現直鏈胺基酸衍生物到取代脯氨酸等環狀胺基酸衍生物的直接轉化，也可以實現具有獨特結構骨架的天然產物核心結構的快速構建。

編輯：舍予

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