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借“极”用“韧”：MacMillan报道极性匹配的选择性C(sp3)-H键烷基化反应

来源: X-MOL 2017-07-05 14:12:44

C-H键官能化萌芽于上世纪60年代，自90年代逐步兴起，这类反应打破了有机合成设计的常规思路。传统的有机反应专注于调控不同官能团的化学选择性，C-H键官能化则是通过特定手段，即便在反应活性更高的其他官能团存在时，仍旧只发生目标C-H键的区域选择性转化。经典的非活化C-H键官能化以自由基引发剂或在光照条件下通过自由基反应途径实现这一过程，区域选择性由不同C-H键之间解离能的差异加以控制，但结果往往不够理想。过渡金属催化剂参与的C-H键官能化则使选择性的问题得到了很大程度的解决，其中Murai和Chatani提出的导向基团策略更是极力推动了C-H键官能化的发展，从最初仅能修饰简单的碳氢化合物，实现了向构建多种复杂分子的转变。

C-H键烷基化是有机合成中一类重要的反应，将特定的脂肪族基团引入生物活性分子中常常会使目标分子的物理性质及药理活性发生较为显著的改变。以简单的甲基化反应为例，甲基通常被视为是一种化学惰性的基团，但引入目标分子中可以通过色散力等相互作用改变其立体电子效应，从而影响药物分子与生物靶点的作用机制。迄今为止，芳香烃及烯烃等C(sp2)-H键烷基化反应已发展得十分成熟，人们设计了多种过渡金属催化体系，借助不同的导向基团或模板甚至可以实现底物不同位置的区域专一性活化，然而脂肪烃的C(sp3)-H键烷基化反应仍旧需要很大的改进。最近，美国普林斯顿大学的David W. C. MacMillan教授及其团队报道了他们在C(sp3)-H键烷基化研究中的最新进展。作者借助光氧化还原催化体系，将镍催化剂参与的过渡金属催化与奎宁环引导的有机分子催化结合起来，共同构成三催化循环，基于C-H键与有机分子催化剂的极性匹配原则实现了含有孤对电子的N、O、S等杂原子脂肪烃α位强C(sp3)-H键的高选择性烷基化过程。相关研究成果发表在Nature 上，并列第一作者为Chip Le、Yufan Liang博士、Ryan W. Evans博士。

有机化学

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