釕催化的間位選擇性C—H活化反應進展

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

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課題組和余金權課題組在該領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[2]（如圖1）。該反應以叔丁酰苯胺為底物，Cu（OTf）2為催化劑，Ph2IOTf為苯基化試劑，可以以較高產率和選擇性地得到間位產物。

隨后，余金權課題組創造性地使用氰基導向實現間位C–H烯基化反應[3]（如圖2）。該反應通過位阻效應設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物。

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

盡管以上幾種過渡金屬催化的間位C–H活化已經得到了非常高的選擇性和產率，但是仍然有著自身的一些問題：1）反應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控；2）需要合成復雜配體或底物。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，該反應體系有著非常好地選擇性，因此得到長足的發展，本文主要是對釕催化的間位C–H活化反應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鍵的構建

2011年，Frost課題組首次報道了釕催化的間位磺酰化反應[5]（如圖4）。該反應選擇2-苯基吡啶為底物，芳基磺酰氯為磺酰化試劑，作者對該反應提出了可能的機理，首先，2-苯基吡啶與釕形成五元金屬環，因為釕配合物電子云密度較高，可以活化C–Ru鍵的對位，間接實現間位選擇性的C–H磺酰化。

釕催化的間位C-C鍵的構建

作為有機合成中最重要的骨架構建，C–C鍵的構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[6]（如圖5）。該反應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，從而實現間位烷基化反應。

2017年，Ackermann課題組發表了2-苯基吡啶為底物的間位選擇性氟甲基化反應[7]（如圖6）。該反應選用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，后續轉化較為困難，并且反應底物較為受限，因此發展可轉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[8]（如圖7）。在得到溴化產物之后，作者通過偶聯反應，可以轉化為其他一系列的間位產物。這對合成有著更積極的意義。

釕催化的間位C-N鍵的構建

釕催化的間位選擇性的C-N的構建報道較少，主要是2-苯基吡啶導向的硝基化反應[9]（如圖8）。該反應體系與之前的釕催化的間位反應有所不同，催化劑為零價釕，并且反應中加入強氧化劑K2S2O8和相轉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多種鍵的構建。因此，該類反應已經發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，由于該類反應條件、配體和選擇性相對其他間位C–H活化優勢非常明顯，潛在合成價值巨大。但是，該類反應仍然有著一些問題需要完善和發展。1）反應的導向基仍然較為局限，多數只能適應苯基吡啶類導向基，少數肟醚和偶氮苯類，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，并且烷基化更多，對于其余的類型只有硝基化和溴化反應可以得到較高的產率，因此需要發展更多的官能化。

參考文獻

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[8]Teskey， C. J.； Lui， A. Y. W.； Greaney， M. F. Angew. Chem.， Int. Ed.2015， 54， 11677.

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

（作者簡介：許云鵬，國家電網安徽省電力公司銅陵供電公司，研究方向為繼電

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