最新消息！碳氢键活化新进展

近年来，碳氢键活化在有机合成中扮演者越来越重要的角色。随着新型配体的开发，新反应模式的创造，新型催化剂的设计，碳氢键活化领域愈发成熟。美国Scripps研究所的余金权教授，近日开发出一种高效进行喹啉/异喹啉的C6-H和C7-H活化的方法。

最早的碳氢键活化主要利用诱导基在邻位进行插入，从而达到对碳氢键官能团化的目的。一类著名的反应是DoM（邻位定向金属化反应，Directed-ortho-Metalation）反应，使用芳环上的含氮官能团或含氧官能团，例如酰胺，络合金属离子，并进行邻位碳氢键的金属化。可惜的是，在脂肪烃的反应中，这一类反应却不能得到很好的推广。

后来，过渡金属代替了传统的有机锂试剂，使得烯烃也可以在空间取向合适的情况下进行活化，最常见的此类催化剂是金属钯的衍生物。不过，这些反应发展尚不成熟，对于四面体的碳原子，活化效率仍然很低，并且，不能从根本解决间位活化和其他位点活化的难题。

过渡金属催化的碳氢键活化典型的例子就是Catellani反应。在降冰片烯的参与下，作为辅助配体，可以在更广泛的环境下活化碳氢键，尤其是距离较远的化学键。

之前的研究人员，已经解决了紧邻导向基的碳原子的选择性活化。以喹啉为例，氮原子紧邻的碳氢键已经能够快捷的活化，但是6，7位的碳氢键区分与官能团化之前仍未得到很好的解决。之前的活化研究在此，供有兴趣的读者自行查阅。

N-乙酰甘氨酸作为一种单-N保护的氨基酸(MPAA)配体，在这一反应对喹啉和异喹啉的C6-H和C7-H活化有很好的效果。

研究人员用密度泛函理论（DFT）进行理论计算，表明这是一种罕见的机理，即导向模版与两个钯金属中心配位。具体来说，在C5位协同金属化-去质子化（concerted metallation–deprotonation，CMD）的过程中，MPAA首先是促进该过程，随后解离，为后续的降冰片烯插入提供空配位点；接着导向的氰基解离进入C6位协同金属化-去质子化；最后通过β-碳消除完成C6位活化。

下面列出反应的几个例子，通过分析不同的底物和反应的产率，可以得到以下规律：催化剂T1适用于C2位无取代的喹啉，T2适用于C2位有取代的喹啉，而T3适用于异喹啉。

这一类反应的基本模式如下：在诱导基团作用下，钯催化剂结合碳氢键，诱导基解离，钯催化剂夺取碳氢键，发生偶联和迁移。最后一步，还原消除，钯催化剂完成循环。

Differentiation and functionalization of remote C–H bonds in adjacent positions

Hang Shi, Yi Lu , Jiang Weng , Katherine L. Bay , Xiangyang Chen , Keita Tanaka, Pritha Verma, Kendall N. Houk , Jin-Quan Yu 

Nat. Chem., 2020, DOI: 10.1038/s41557-020-0424-5