面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 科研進展

福建物構所遠程選擇性碳氫鍵活化研究取得進展

2019-11-01 福建物質結構研究所
【字體:

語音播報

  配合物中配體的配位模式會影響配合物的結構和性質。通過調控配體的配位模式,獲得金屬催化劑在碳氫鍵活化中新的催化活性的策略,是金屬有機催化領域值得研究的一個重要方向。

  當前,碳氫鍵活化反應的研究是一個前沿研究領域,被認為是有機化學研究的一個圣杯。然而,由于有機化合物中活性類似的碳氫鍵的普遍存在,選擇性活化其中的一個碳氫鍵是一大難點,尤其是離配位原子遠程的碳氫鍵的位點選擇性活化控制更加困難。首先,底物中可能存在離配位原子更近的碳氫鍵,通常這種近端的碳氫鍵更容易被活化;其次,目標C-H鍵處于距離配位原子較遠的位置,導致形成一個可能的環金屬絡合物中間體非常困難,這也是熵不利的過程;最后,遠端的芳環上或許會存在幾個活性類似的C-H鍵,精準的選擇性活化其中一個C-H鍵也是非常大的挑戰(圖1)。如何高選擇性地實現某一個指定遠程碳氫鍵的精準活化,是一個有著重大意義和挑戰性的問題。

  在國家自然科學基金、福建省自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項等的資助下,中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室李綱研究組經過刻苦攻關,實現了首例羧基導向的遠程C(sp2)-H鍵的選擇性活化。

  羧基是碳氫鍵活化領域非常重要、并得到廣泛應用的導向基團,金屬與羧基基于k1配位模式的配位促進的碳氫鍵活化反應已被廣泛報道。然而,適用于幾何形狀誘導遠程芳環C-H鍵活化的k2配位模式依然未被開發(圖2)。經過反應模板的設計和反應條件的優化,特別是合適的氨基酸配體和非堿性的反應條件,李綱課題組最終實現了首例羧基導向的遠程選擇性的苯丙酸間位碳氫鍵的活化反應。選擇苯丙酸作為模板底物是由于苯丙酸類化合物是很多藥物的關鍵骨架,比如治療肌肉痙攣的藥物巴氯芬(Baclofen)。在篩選后得到的最優反應條件下,反應的收率和選擇性都比較理想。該反應不僅具有非常廣的底物適用范圍,還能首次使用便宜的芳基碘試劑實現苯丙酸間位碳氫鍵的芳基化反應;而以往的用其他配位基團促進的直接遠程導向的方法需要用到昂貴的硼芳基化試劑。通過一些控制反應等初步機理研究,k2配位模式被認為可能是促成觀測到獨特選擇性的直接原因。

  相關研究結果發表在《德國應用化學》雜志(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, doi10.1002/anie.201910691),副研究員李尚達和博士生汪航為該論文的共同第一作者。

  該研究結果不僅為遠程碳氫活化提供了新策略,而且提出了羧基在碳氫活化中可能存在的新型配位模式;打破了人們對羧基通常只能促進鄰近碳氫活化的認識,為人們深入理解配體的配位模式在改變配合物反應性和新型碳氫活化反應設計方面提供了新思路。

  文章鏈接

圖1 遠程碳氫活化的難點

圖2 羧基促進的遠程芳香環的位點選擇性碳氫活化

打印 責任編輯:葉瑞優

掃一掃在手機打開當前頁

© 1996 - 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號 京公網安備110402500047號

聯系我們 地址:北京市三里河路52號 郵編:100864

  • 重庆时时走势软件