南开/天大，重磅Nature Catalysis！实现高度邻位选择性的催化合成新策略！

研究背景

同心芳基取代是通过自由基加成到芳烃分子上进行的一种反应。这种反应类似于传统的亲电芳基取代，但是涉及到自由基反应中的选择性和反应条件。在HAS反应中，位点选择性的控制是一个关键问题。通常情况下，位点选择性受到底物和进入的自由基之间相互作用的影响。然而，当底物的C-H键具有多个位点可以与自由基相互作用时，获得高位点选择性仍然具有挑战性。

有鉴于此，南开大学王飞研究员与天津大学党延峰教授等人联合提出了使用金属支持的胺基自由基来进行同心芳基取代反应的想法。这种金属支持的自由基中间体具有与各种功能基团相互作用的能力，从而可以实现高位点选择性。以上成果在Nature Catalysis期刊发题为“Site-selective arene C–H amination with iron-aminyl radical”研究论文。

具体来说，通过金属支持的自由基中间体与底物中的多种功能基团之间的相互作用，实现了高度的位点选择性。这种方法的开发解决了传统HAS反应中位点选择性控制的难题，为合成化学提供了一种高效的策略。

南开/天大，重磅Nature Catalysis！实现高度邻位选择性的催化合成新策略！

研究亮点

1. 本文引入铁-胺基自由基介导的同心芳基取代反应，开辟了一条新的合成途径，实现了对芳烃C-H胺化的高效催化。

2. 该方法展示了普遍且高度邻位选择性的特点，克服了传统方法中位点选择性的挑战，使得NH2基团能够被引入到先前无法访问的位点。

3. 这一反应展示了广泛的底物范围，涵盖了从简单的芳香族建筑块到复杂的生物活性分子的多种底物，包括电子富集和电子亏缺的芳烃。

4. 本文通过铁-胺基自由基介导的反应，成功地覆盖了由于电子和立体效应而导致的固有区域化学控制，为特定官能团的导入提供了新的方法。

5. 这种定向的、金属支持的自由基介导的同心芳基取代策略将不仅局限于当前的胺化反应，而且在有机合成和药物化学领域具有广泛的应用前景，为合成化学领域带来了新的发展方向。

图 1. 用于芳烃 C-H 官能化的位点选择性 HAS 的背景和本文设计

图 2. 优化条件和与现有方法的位点选择性比较

图 3. 机理研究

图 4. 建议的反应路径和计算的能量

图 5. 反应范围

图 6. 综合效用

总结展望

本文提出了一种新颖的金属催化策略，通过利用铁-胺基自由基介导的同心芳基取代反应，实现了高度邻位选择性的芳烃C-H胺化。这一方法克服了传统方法中电子和立体效应所带来的挑战，成功地将NH2基团引入到芳烃底物的邻位，包括之前难以访问的位点。通过铁催化剂的引入，有效地扩展了反应底物的适用范围，包括简单的芳香族建筑块和复杂的生物活性分子，这为制备结构多样的苯胺提供了有效途径。这一研究不仅在有机合成领域具有重要意义，还为其他同心芳基取代反应提供了新的催化策略和思路。

文献信息

Ma, CR., Huang, GW., Xu, H. et al. Site-selective arene C–H amination with iron-aminyl radical. Nat. Catal. (2024).

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