釕催化的間位選擇性C—H活化反應(yīng)進展

本文概述了釕催化的間位選擇性C-H活化反應(yīng)進展，主要按照鍵的構(gòu)建分類，分別有C-S鍵的構(gòu)建、C-C鍵的構(gòu)建、C-X鍵的構(gòu)建和C-N鍵的構(gòu)建，并對該領(lǐng)域發(fā)展的不足以及重點作了簡要討論，以供相關(guān)研究參考。

近些年來，過渡金屬催化的C–H活化得到了廣泛的研究，尤其是Sanford課題組和余金權(quán)課題組在該領(lǐng)域做出了卓越的貢獻[1]。盡管如此，仍然有一些重要的問題還急需解決。例如，目前報道的C–H活化絕大部分為鄰位碳氫活化，但是對于間位和對位的選擇性C–H活化還非常缺乏。

過渡金屬催化的間位C-H活化

簡介

2009年，Gaunt課題組首次報道了銅催化的導向的間位a選擇性的C–H活化反

應(yīng)[2]（如圖1）。該反應(yīng)以叔丁酰苯胺為底物，Cu（OTf）2為催化劑，Ph2IOTf為苯基化試劑，可以以較高產(chǎn)率和選擇性地得到間位產(chǎn)物。

隨后，余金權(quán)課題組創(chuàng)造性地使用氰基導向?qū)崿F(xiàn)間位C–H烯基化反應(yīng)[3]（如圖2）。該反應(yīng)通過位阻效應(yīng)設(shè)計較為剛性的氰基導向基，使間位成為更適宜的活化位置，以非常高的選擇性得到目標產(chǎn)物。

除了這種遠端導向，降冰片烯（NBE）也被用來實現(xiàn)間位C–H活化。2015年，余金權(quán)課題組首次實現(xiàn)了導向的NBE參與的間位選擇性C–H活化反應(yīng)[4]（如圖3）。該反應(yīng)以苯乙酰胺衍生物為底物，吡啶類芳香雜環(huán)為配體，在NBE的幫助下實現(xiàn)間位芳基化和烷基化反應(yīng)。

盡管以上幾種過渡金屬催化的間位C–H活化已經(jīng)得到了非常高的選擇性和產(chǎn)率，但是仍然有著自身的一些問題：1）反應(yīng)的選擇性仍然不夠好，尤其是對于單官能化和雙官能化的取代，通常需要取代基來調(diào)控；2）需要合成復(fù)雜配體或底物。鑒于以上兩點，我們迫切需要新的催化體系實現(xiàn)間位選擇性。釕催化的間位C–H活化也在2011年首次報道，該反應(yīng)體系有著非常好地選擇性，因此得到長足的發(fā)展，本文主要是對釕催化的間位C–H活化反應(yīng)進展進行簡要的概述。

釕催化的間位C-H活化進展

釕催化的間位C-S鍵的構(gòu)建

2011年，F(xiàn)rost課題組首次報道了釕催化的間位磺?；磻?yīng)[5]（如圖4）。該反應(yīng)選擇2-苯基吡啶為底物，芳基磺酰氯為磺?；噭?，作者對該反應(yīng)提出了可能的機理，首先，2-苯基吡啶與釕形成五元金屬環(huán)，因為釕配合物電子云密度較高，可以活化C–Ru鍵的對位，間接實現(xiàn)間位選擇性的C–H磺?；?/p>

釕催化的間位C-C鍵的構(gòu)建

作為有機合成中最重要的骨架構(gòu)建，C–C鍵的構(gòu)建一直是過渡金屬催化的核心和熱點，在釕催化的間位選擇性C–H活化中也不例外。2013年，Ackermann課題組最早報道了2-苯基吡啶的間位烷基化反應(yīng)[6]（如圖5）。該反應(yīng)的烷基化試劑比較局限，只能為二級溴代烷烴，機理實驗顯示該反應(yīng)通過釕與溴代烷烴的作用生成烷基自由基，再進一步進攻活潑的C–Ru鍵對位，從而實現(xiàn)間位烷基化反應(yīng)。

2017年，Ackermann課題組發(fā)表了2-苯基吡啶為底物的間位選擇性氟甲基化反應(yīng)[7]（如圖6）。該反應(yīng)選用2，4，6-三甲基苯甲酸取代的釕催化劑和4-氯三苯基膦為配體，高效地合成非常有意義的氟甲基衍生物。

釕催化的間位C-Br鍵的構(gòu)建

以上C–S和C–C鍵的形成更多的是對間位的某一特定官能化，后續(xù)轉(zhuǎn)化較為困難，并且反應(yīng)底物較為受限，因此發(fā)展可轉(zhuǎn)化的官能團就顯得非常重要。2016年，Greaney課題組首次報道了釕催化的間位溴化反應(yīng)[8]（如圖7）。在得到溴化產(chǎn)物之后，作者通過偶聯(lián)反應(yīng)，可以轉(zhuǎn)化為其他一系列的間位產(chǎn)物。這對合成有著更積極的意義。

釕催化的間位C-N鍵的構(gòu)建

釕催化的間位選擇性的C-N的構(gòu)建報道較少，主要是2-苯基吡啶導向的硝基化反應(yīng)[9]（如圖8）。該反應(yīng)體系與之前的釕催化的間位反應(yīng)有所不同，催化劑為零價釕，并且反應(yīng)中加入強氧化劑K2S2O8和相轉(zhuǎn)移催化劑四正丁基醋酸銨鹽。

成果與展望

綜上所述，釕催化的間位選擇性的C–H活化在近些年取得了卓越的進步，可以通過生成自由基實現(xiàn)多種鍵的構(gòu)建。因此，該類反應(yīng)已經(jīng)發(fā)展成為間位官能團引入的一種非常高效和簡便的方式。并且，由于該類反應(yīng)條件、配體和選擇性相對其他間位C–H活化優(yōu)勢非常明顯，潛在合成價值巨大。但是，該類反應(yīng)仍然有著一些問題需要完善和發(fā)展。1）反應(yīng)的導向基仍然較為局限，多數(shù)只能適應(yīng)苯基吡啶類導向基，少數(shù)肟醚和偶氮苯類，對于其他更為普適的導向基仍然沒有報道；2）官能團的引入有較大局限，目前只能適合自由基的反應(yīng)，并且烷基化更多，對于其余的類型只有硝基化和溴化反應(yīng)可以得到較高的產(chǎn)率，因此需要發(fā)展更多的官能化。

參考文獻

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[9]Fan， Z.； Ni， J.； Zhang， A. J. Am. Chem. Soc.2016，138，8470.

（作者簡介：許云鵬，國家電網(wǎng)安徽省電力公司銅陵供電公司，研究方向為繼電

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