C-H键活化 – 新利18网址 //www.gsbet888.com Mon, 18 Sep 2023 04:40:24 +0000 en-US hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.5.5 134510799 「Spotlight Research」双核金催化芳烃对位C-H芳基化反应 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%8f%8c%e6%a0%b8%e9%87%91%e5%82%ac%e5%8c%96%e8%8a%b3%e7%83%83%e5%af%b9%e4%bd%8dc-h%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e5%8c%96%e5%8f%8d%e5%ba%94.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/%e7%83%ad%e7%82%b9%e7%a0%94%e7%a9%b6/2023/09/%e3%80%8cspotlight-research%e3%80%8d%e5%8f%8c%e6%a0%b8%e9%87%91%e5%82%ac%e5%8c%96%e8%8a%b3%e7%83%83%e5%af%b9%e4%bd%8dc-h%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e5%8c%96%e5%8f%8d%e5%ba%94.html#respond CS editor Tue, 19 Sep 2023 00:32:05 +0000 热点研究 C-H键活化 Spotlight Research 双核金催化 机理研究 氧化还原偶联 //www.gsbet888.com/?p=46833 作者：石油醚 本期热点研究，我们邀请到了本文第一作者来自南京大学的博士研究生刘端阳为我们分享。 2023年9月14日，Angewandte Chemie International Edition.在线发表了来自南京大学谢劲教授团队题为「Dinuclear Gold-Catalyzed para-Selective C-H Arylation of Undirected Arenes by Noncovalent Interactions」的研究论文。该文中，他们利用双核金催化策略，实现了氟芳烃的高选择性对位C-H芳基化反应，非键相互作用力的使用扩展了有机合成中芳烃选择性C-H键活化的思路。 “Dinuclear Gold-Catalyzed para-Selective C-H Arylation of Undirected Arenes by Noncovalent Interactions Duan-Yang Liu, † Jie Han, † Kai Liu, Yaohang Cheng, Hairen Tan, Xiaoliang Yang, Weipeng Li, Jin Xie* Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313122. doi: 10.1002/anie.202313122.” Q1. 请对“Dinuclear Gold-Catalyzed para-Selective C-H Arylation of Undirected Arenes by Noncovalent Interactions”作一个简单介绍。 芳烃的可控的区域选择性C-H键活化是具有重要性和挑战性的难题。尽管基于导向基团和空间位阻的策略已经得到了很好的发展，但由于弱失活的氟取代基具有较小的范德华半径（1.47Å）和高的电负性（~3.98），无法使用这些成熟的手段，在大多数情况下会导致较差的邻位、间位和对位选择性。我们课题组长期致力于双核金催化，在前期的基础上，我们通过双核金催化剂骨架的灵活性以及六氟苯与芳烃之间的非共价相互作用力，高区域选择性的实现了氟芳烃的对位C-H芳基化反应。 Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢？又是怎样克服的呢 本次研究遇到的困难是难以提高区域选择性。主要是通过保持良好的心态和不断的尝试。扩散思维，在细节中探究条件优化时每一次选择性改变的原因，最终找出提高选择性的因素。 Q3. 本次研究主体，有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢？ 特别辛苦的问题是：具有区域选择性的产物往往是混合物，难以得到纯净的核磁谱图。比较烧脑是：为什么双核金催化剂比单核金催化剂在区域选择性上具有优势？进行了一系列未曾接触过的陌生表征手段。尝试了非常多，而有效的证据是少数并且是最晚到来的。 Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢？ 双核金化学仍具有很多未知，并且更多结构新颖的双核金催化剂应该具有更优秀的性能。因此，未来我将继续对双核金催化进行深入的研究。 Q5. 最后，有什么想对各位读者说的吗？ 在实验遇到不顺时要有耐心，保持良好的心态和冷静的头脑。多关注不同领域的文献，或许会有不同的解决难题的思路。 在此要特别感谢劲老师在整个课题研究中提供的耐心指导。谢教授在科研探索中天马行空的创造力以及严谨的科学态度，都是值得我们不断学习的。他常常教导我们一定要严格要求自己，不能松懈，要在实验过程中寻找线索。 作者教育背景简介 教育背景： 2021.09-至今 南京大学，化学 （谢劲教授）。 2020.07-2021.06 南京大学，科研助理（谢劲教授）。 2017.09-2020.06 南京工业大学，应用化学，工学硕士（田杰生教授）。 本文版权属于 Chem-Station化学空间， 欢迎点击按钮分享，未经许可，谢绝转载.

作者：石油醚

本期热点研究，我们邀请到了本文第一作者来自南京大学的博士研究生刘端阳为我们分享。

2023年9月14日，Angewandte Chemie International Edition.在线发表了来自南京大学谢劲教授团队题为「Dinuclear Gold-Catalyzed para-Selective C-H Arylation of Undirected Arenes by Noncovalent Interactions」的研究论文。该文中，他们利用双核金催化策略，实现了氟芳烃的高选择性对位C-H芳基化反应，非键相互作用力的使用扩展了有机合成中芳烃选择性C-H键活化的思路。

“Dinuclear Gold-Catalyzed para-Selective C-H Arylation of Undirected Arenes by Noncovalent Interactions

Duan-Yang Liu, † Jie Han, † Kai Liu, Yaohang Cheng, Hairen Tan, Xiaoliang Yang, Weipeng Li, Jin Xie*

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313122. doi: 10.1002/anie.202313122.”

Q1. 请对“Dinuclear Gold-Catalyzed para-Selective C-H Arylation of Undirected Arenes by Noncovalent Interactions”作一个简单介绍。

芳烃的可控的区域选择性C-H键活化是具有重要性和挑战性的难题。尽管基于导向基团和空间位阻的策略已经得到了很好的发展，但由于弱失活的氟取代基具有较小的范德华半径（1.47Å）和高的电负性（~3.98），无法使用这些成熟的手段，在大多数情况下会导致较差的邻位、间位和对位选择性。我们课题组长期致力于双核金催化，在前期的基础上，我们通过双核金催化剂骨架的灵活性以及六氟苯与芳烃之间的非共价相互作用力，高区域选择性的实现了氟芳烃的对位C-H芳基化反应。

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢？又是怎样克服的呢

本次研究遇到的困难是难以提高区域选择性。主要是通过保持良好的心态和不断的尝试。扩散思维，在细节中探究条件优化时每一次选择性改变的原因，最终找出提高选择性的因素。

Q3. 本次研究主体，有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢？

特别辛苦的问题是：具有区域选择性的产物往往是混合物，难以得到纯净的核磁谱图。比较烧脑是：为什么双核金催化剂比单核金催化剂在区域选择性上具有优势？进行了一系列未曾接触过的陌生表征手段。尝试了非常多，而有效的证据是少数并且是最晚到来的。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢？

双核金化学仍具有很多未知，并且更多结构新颖的双核金催化剂应该具有更优秀的性能。因此，未来我将继续对双核金催化进行深入的研究。

Q5. 最后，有什么想对各位读者说的吗？

在实验遇到不顺时要有耐心，保持良好的心态和冷静的头脑。多关注不同领域的文献，或许会有不同的解决难题的思路。

在此要特别感谢劲老师在整个课题研究中提供的耐心指导。谢教授在科研探索中天马行空的创造力以及严谨的科学态度，都是值得我们不断学习的。他常常教导我们一定要严格要求自己，不能松懈，要在实验过程中寻找线索。

作者教育背景简介

教育背景：

2021.09-至今 南京大学，化学 （谢劲教授）。

2020.07-2021.06 南京大学，科研助理（谢劲教授）。

2017.09-2020.06 南京工业大学，应用化学，工学硕士（田杰生教授）。

本文版权属于 Chem-Station化学空间， 欢迎点击按钮分享，未经许可，谢绝转载.

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导读

近日，日本Hokkaido大学的Matsunaga Shigeki (松永 茂樹)与Yoshino Tatsuhiko (吉野 達彦)团队在Angew. Chem. Int. Ed.中发表论文，报道一种全新的通过非手性钴(III)与CCA (chiral carboxylic acid)催化剂促进的砜亚胺(sulfoximines)与双噁唑酮(dioxazolones)之间的对映选择性C-H键断裂反应方法学，进而成功完成一系列手性苯并噻二嗪-1-氧化物 (benzothiadiazine-1-oxides)分子的构建。

Cobalt(III)/Chiral Carboxylic Acid-Catalyzed Enantioselective Synthesis of Benzothiadiazine-1-Oxides via C-H Activation

Hirata, D. Sekine, Y. Kato, L. Lin, M. Kojima, T. Yoshino, S. Matsunaga, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, ASAP. doi: 10.1002/anie.202205341.

正文

在一系列非环以及环状的砜亚胺分子中，与苯并噻二嗪-1-氧化物分子相关的合成转化策略研究已经备受诸多研究团队的广泛关注[1]-[10] (Scheme 1a)。然而，通过对映选择性C-N键形成的反应策略，进而实现各类苯并噻二嗪-1-氧化物分子构建的相关研究，至今仍面临诸多挑战。这里，日本Hokkaido大学的S. Matsunaga与T. Yoshino团队报道一种全新的采用非手性 Cp*Co(III)与具有pseudo–C2-对称性的H8-联萘手性羧酸的催化体系促进的二芳基砜亚胺与双噁唑酮(dioxazolones)之间的对映选择性C-H键断裂反应方法学，进而成功完成一系列手性苯并噻二嗪-1-氧化物分子的构建 (Scheme 1b)。

首先，作者采用砜亚胺衍生物1a与噁唑酮衍生物2a作为模型底物，进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为：采用Cp*Co(CO)I2作为非手性Cp*Co(III)催化剂前体，CCA5作为手性羧酸催化剂，AgOTf作为碘离子捕获剂 (iodide scavenger)，MS5A作为添加剂，tAmOH作为反应溶剂，反应温度为30oC，进而获得预期的目标产物3aa以及C-H酰胺化产物4aa，之后，作者进一步将上述3aa与4aa的混合物在甲苯回流温度下(110oC)，采用乙酸进一步处理，最终全部转化为相应的手性产物3aa (75%分离收率以及96:4 er)。

在上述的最佳反应条件下，作者分别对一系列二芳基砜亚胺底物1以及噁唑酮底物2的应用范围进行深入研究(Scheme 2)。

接下来，作者通过一系列相关的H/D交换实验以及平行KIE实验 (Scheme 3)研究表明，C-H键活化步骤为不可逆过程，同时，C-H键活化步骤同样作为上述反应过程中的决速步骤以及对映选择性决定步骤。

接下来，作者进一步通过DFT计算对于反应过程中的对映选择性控制步骤，即C-H键活化过程中合理的过渡态结构进行深入研究 (Figure 1)。该小组发现，通过TSmajor形成主要(R)-异构体时，自由能低于相应的TSminor1与TSminor2，进而能够较为合理地解释反应过程中表现出的优良的对映选择性控制。同时，作者进一步发现，CCA5中α-氟苯基与1a中苯基之间的相互作用 (在TSmajor中)较弱，这一类型的CH-π相互作用同样能够作为反应过程中对映选择性的控制因素。

总结：Hokkaido大学的S. Matsunaga与T. Yoshino团队报道一种全新的非手性钴(III)与手性羧酸催化剂促进的砜亚胺与噁唑酮之间的对映选择性C-H键断裂反应方法学，进而成功完成一系列手性苯并噻二嗪-1-氧化物分子的构建。这一全新的对映选择性合成转化策略具有高度的对映选择性控制、广泛的底物应用范围以及潜在的合成应用价值等优势。

参考文献

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本文作者：杉杉

导读

近日，常州大学的史一安课题组在Org. Lett.中发表论文，报道一种全新的通过钯催化剂参与的吲哚合成策略。这一全新的吲哚合成策略中，采用廉价易得的乙烯基溴作为起始原料，进而以良好的反应收率，顺利完成一系列吲哚分子的构建。同时，反应过程中可能涉及芳基C-H键活化以及通过环钯(II)中间体与二氮杂环丙酮 (diaziridinone)进行的双胺化过程。

Pd-Catalyzed Indole Synthesis via C-H Activation and Bisamination Sequence with Diaziridinone
J．Wang, X. Sun, D. Hu, Y. Shi, Org. Lett. ASAP doi: 10.1021/acs.orglett.1c02757.

正文

吲哚作为含氮杂环化合物中最为重要的结构单元，广泛存在于一系列生物活性分子、天然产物、药物、农药以及材料分子中 (Figure 1)。因此，设计全新的、更为高效的反应策略，完成各类吲哚分子构建的相关研究，一直以来备受广泛关注[1]。通常，文献报道中，通常采用各类有机含氮砌块参与的环化反应方法学，进而顺利完成一系列吲哚分子的构建。然而，通过C-H键胺化策略实现吲哚分子的制备，则有待进一步研究。

这里，受到本课题组前期对于二氮杂环丙酮与环钯(II)中间体作用，形成含氮杂环分子相关研究 (Scheme 1) [2]–[4]的启发，本文中，作者成功设计出一种通过廉价易得的乙烯基溴作为起始原料，进而以良好的反应收率，顺利完成一系列吲哚分子的构建 (Scheme 2)。

 

首先，作者采用8a与二叔丁基二氮杂环丙酮5作为模型底物，进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为：采用PdBr2作为催化剂，CyPPh2作为配体，Cs2CO3作为碱，同时加入催化量的KOPiv，1,4-二氧六环作为反应溶剂，反应温度为145 oC，最终获得100%收率的产物10a。

在上述的最佳反应条件下，作者对各类乙烯基溴底物的应用范围进行考察 (Scheme 3)。研究表明，一系列苯环对位具有供电子与吸电子基团取代的苯乙烯基溴底物，均能较好地与上述的标准反应条件兼容，并获得相应的6-取代吲哚产物10a–10j (63-88% 收率)。之后，作者发现，苯环间位具有不同基团取代的苯乙烯基溴底物，同样能够有效地参与上述的合成转化过程，进而能够区域专一性地获得相应5-取代吲哚产物10k–10o (56-71% 收率)。然而，作者进一步发现，在苯环间位具有氰基与氯基团取代时，则获得两种相关的区域异构体，其中，主要产物为10p与10q。同时，研究发现，上述的最佳反应条件对于苯环邻位取代的苯乙烯基溴底物，同样能够良好地兼容，并获得相应的吲哚产物10r与10s。此外，该小组发现，与C-Br键中的碳原子直接相连的苯环中存在不同类型的基团取代时，同样能够顺利完成上述的成环过程，并以良好的反应收率，获得相应的2-芳基取代吲哚产物10t–10y。

之后，作者发现，通过上述策略获得的N-叔丁基吲哚产物能够通过后续的去除N-叔丁基以及叔丁基的重排过程，进一步转化为其它不同类型的吲哚化合物 (Scheme 4)。

同时，该小组进一步发现，通过上述的C-H键活化与双胺化串联反应策略获得的吲哚砌块，能够成功应用于一系列具有重要生物活性的吲哚分子的构建 (Scheme 5)。

接下来，基于本课题组前期的研究报道[2]，作者提出一种合理的反应机理 (Scheme 6)。首先，通过Pd0L催化剂与乙烯基溴8a之间的氧化加成过程，形成乙烯基钯配合物13，之后，乙烯基钯配合物13经历后续的芳基C-H键的活化步骤，形成环钯(II)中间体9a，再通过二叔丁基二氮杂环丙酮5与环钯(II)中间体9a进一步的氧化加成过程，获得环钯(IV)中间体7a。最终，通过中间体7a后续的β-N消除 (产生异氰酸叔丁酯副产物)以及还原消除过程，获得相应的吲哚产物 10a。

总结

常州大学的史一安课题组报道一种通过钯催化C-H键活化与双胺化串联的反应策略，并选择廉价易得的乙烯基溴与二氮杂环丙酮作为起始原料，进而成功完成一系列芳基取代的吲哚衍生物的构建。这一全新的合成转化策略具有良好的反应收率，并且，能够有效地应用于一系列生物活性的吲哚分子及其类似物的制备。

参考文献

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 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/2021/12/org-lett-%ef%bc%9a%e9%92%af%e5%82%ac%e5%8c%96%e7%9a%84c-h%e9%94%ae%e6%b4%bb%e5%8c%96%e4%b8%8e%e5%8f%8c%e8%83%ba%e5%8c%96%e4%b8%b2%e8%81%94%e5%8f%8d%e5%ba%94%e6%96%b9%e6%b3%95%e5%ad%a6.html/feed 0 40721 Org. Lett.：通过(杂)芳基溴的C-H键官能团化策略合成溴代联芳基化合物 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/2021/09/org-lett-%ef%bc%9a%e9%80%9a%e8%bf%87%e6%9d%82%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e6%ba%b4%e7%9a%84c-h%e9%94%ae%e5%ae%98%e8%83%bd%e5%9b%a2%e5%8c%96%e7%ad%96%e7%95%a5%e5%90%88%e6%88%90%e6%ba%b4%e4%bb%a3%e8%81%94.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/2021/09/org-lett-%ef%bc%9a%e9%80%9a%e8%bf%87%e6%9d%82%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e6%ba%b4%e7%9a%84c-h%e9%94%ae%e5%ae%98%e8%83%bd%e5%9b%a2%e5%8c%96%e7%ad%96%e7%95%a5%e5%90%88%e6%88%90%e6%ba%b4%e4%bb%a3%e8%81%94.html#respond CS editor Mon, 06 Sep 2021 00:00:02 +0000 研究论文介绍 (杂)芳基溴 C-H键活化 溴代联芳基化合物 //www.gsbet888.com/?p=39939 本文作者：杉杉 导读 芳基溴是有机化学中最为重要的化合物之一，通过C-Br键能够实现多种类型的合成转化，进而完成一系列具有重要应用价值的复杂有机分子的构建。其中，芳基溴的直接C-H键官能团化方法学是构建官能团化芳基溴分子的有效方法，然而，由于芳基溴参与C-H键活化时，反应性相对较低，因此，采用芳基溴底物参与的C-H键活化过程，较少有相关的文献报道。近日，南京工业大学张宏海课题组在Organic Letters中发表论文，报道采用钯催化的芳基碘与芳基溴之间的交叉偶联反应方法学，进而完成一系列溴代联芳基化合物的合成。其中，反应机理涉及银媒介促进的C-H键活化步骤。 C-H Bond Functionalization of (Hetero)aryl Bromide Enabled Synthesis of Brominated Biaryl Compounds K. Liu, G. Hu, C. Wang, F. Sheng, J. Bai, J. Gu, H Zhang, Org. Lett. ASAP. doi: 10.1021/acs.orglett.1c01613. 正文 近年来，过渡金属催的化C-H键官能团化方法学能够高效地完成一系列不同结构的有机分子的构建，因而备受关注。在扩展C-H键官能团化方法学底物应用范围的研究中，多数情况下，需要采用导向基团的螯合辅助，进而提高反应活性与选择性。然而，对于缺乏导向基团辅助的简单芳烃的直接C-H键官能团化方法学，文献报道则较为有限[1]。Fagnou课题组[2]报道首例通过高度缺电子多氟芳烃参与的直接C-H芳基化过程，其反应机理涉及协同金属化去质子化 (concerted metalation deprotonation，CMD)过程。之后，研究发现，通过CMD机理同样能够成功完成各类五元杂芳烃、二嗪N-氧化物以及硝基芳烃衍生物的直接C-H芳基化反应。另一方面，对于具有单个或两个卤原子取代的芳烃底物而言，要实现直接的C-H芳基化过程，则面临巨大的挑战。最近，Larrosa课题组[3]报道钯催化条件下，通过π-配位Cr(CO)3单元辅助的单氟芳烃的直接芳基化反应方法学 (Scheme 1)。2016年，Hartwig课题组[4]报道了通过钯催化剂以及AgOPiv参与的单氟芳烃的直接烯丙基化反应方法学。此外，Duan课题组[5]在钯催化条件下，顺利实现芳基氯底物的C-H烯基化反应方法学。然而，对于通过C-H键活化途径，实现芳基溴直接官能团化的研究，则较少有文献报道。最近，本课题组[6] 研究发现，在碳酸银催化剂存在下，芳基溴能够进行高效的H/D交换反应，进而表明采用银盐能够有效地促进芳基溴的直接C-H键活化过程。这里，本文将报道一种通过钯催化剂促进的，芳基溴与芳基碘之间的交叉偶联反应方法学，进而完成一系列溴代联芳基化合物合成。 首先，作者采用1,4-二溴苯1a与4-碘苯甲醚2d作为模型底物，进行了相关偶联反应条件的优化筛选 (Table 1)。确定最佳的反应条件为：采用PdCl2作为催化剂，(4-MeOh)3P作为膦配体，Ag2CO3作为银盐，K2CO3作为碱，在甲苯与水的混合溶剂中，100℃下进行反应，最终获得90%收率的偶联产物3d。 在上述最佳反应条件下，作者首先对芳基碘的底物应用范围进行考察 (Scheme 2)。研究表明，一系列带有供电子基与吸电子基取代的芳基碘底物均能较好地与上述反应条件兼容，并获得相应的产物3a–3n，收率为46-97%。值得注意的是，由于卤素取代以及立体效应的影响，3e、3f以及3n收率出现显著降低。同时，研究发现，稠合的芳基碘底物同样能够有效地参与上述的C−H 键芳基化过程，并以55-75%收率，获得相应产物3o–3q。此外，3-碘吡啶同样能够较好地与上述反应体系兼容，并获得57%收率的偶联产物3r。 接下来，作者对芳基溴底物的应用范围进行考察 (Scheme 3)。研究表明，1,4-二溴萘、各类取代的1,4-二溴苯以及1,3,5-三溴苯均能够与1-(叔丁基)-4-碘苯顺利地进行相应的C-H芳基化过程，并获得相应的偶联产物4a–4d，收率为60-98%。然而，作者发现，在采用1-溴-4-(三氟甲基)苯作为底物时，却获得两种偶联产物的异构体，收率为55%，产物比为19:1。同时，作者发现，上述反应条件对于其它单溴代芳烃，则无法良好地兼容，并观察到产物收率或异构体比率较低。此外，该小组进一步发现，溴代吡啶衍生物同样能够良好地应用于上述的C-H芳基化过程，并以优良的反应收率获得相应的偶联产物4f–4j。 为了进一步研究上述C-H芳基化反应的实用性，作者进一步对获得的芳基化产物进行相应的后期修饰 (Scheme 4)。首先，作者发现，将底物3-溴-5-氟吡啶的用量扩大至10 mmol，同样能够获得98%收率的芳基化产物4f。同时，作者进一步观察到，芳基化产物4f中的C-Br键能够进一步经历一系列不同的偶联反应过程，并获得化合物5a–5c。 为了提出合理的反应机理，作者进行一系列相关的平行实验 (parallel experiment)研究 (Scheme 5)。首先，在无PdCl2存在的条件下，采用D2O与甲苯的混合溶剂进行相关反应时，能够获得84%氘掺入 (deuterium incorporation)的1,4-二溴苯产物。相反地，作者发现，反应体系中无Ag2CO3存在时，仅能够回收未氘代的起始原料。上述实验结果表明，碳酸银可能参与C-H键的活化步骤。接下来，在动力学同位素效应 (KIE) 的研究中，作者观察到kH/kD为3.3，表明决速步骤中可能涉及C-H键的断裂。基于上述研究以及前期的文献报道，作者提出了一种合理的反应机理路径。首先，芳基碘与Pd(0)配合物进行氧化加成过程，形成芳基钯(II)中间体。同时，芳基溴底物通过Ag配合物通过C-H键的活化过程，形成芳基银(I)中间体。接下来，芳基钯(II)中间体与芳基银(I)中间体通过碱促进的转金属化过程，形成二芳基钯配合物。最终，通过二芳基钯配合物的还原消除过程，获得相应的溴代联芳产物，并使Pd(0)催化剂再生。   总结 南京工业大学张宏海课题组成功开发出通过PdCl2/(4-MePh)3P催化体系促进的芳基溴直接C-H键芳基化反应方法学策略，进而顺利完成一系列溴代联芳基化合物的构建。同时，通过平行实验研究表明，碳酸银的加入，对于C-H键的活化步骤的顺利进行尤为关键。此外，作者进一步研究发现，芳基化产物中的C-Br键能够通过后续的反应过程，进一步转化为具有多种不同官能团的重要合成砌块。并能够将上述砌块应用于一系列复杂药物分子与功能材料的合成。 参考文献 [1] (a) P. Wedi, M. van Gemmeren, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 13016. doi: 10.1002/anie.201804727. (b) T. W. Lyons, M. S. Sanford, Chem. Rev. 2010, 110, 1147. doi: 10.1021/cr900184e 10.1021/cr900184e. [2] M. Lafrance, C. N. Rowley, T. K. Woo, K. Fagnou, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8754. doi: 10.1021/ja062509l. [3] (a) P. […]

本文作者：杉杉

导读

芳基溴是有机化学中最为重要的化合物之一，通过C-Br键能够实现多种类型的合成转化，进而完成一系列具有重要应用价值的复杂有机分子的构建。其中，芳基溴的直接C-H键官能团化方法学是构建官能团化芳基溴分子的有效方法，然而，由于芳基溴参与C-H键活化时，反应性相对较低，因此，采用芳基溴底物参与的C-H键活化过程，较少有相关的文献报道。近日，南京工业大学张宏海课题组在Organic Letters中发表论文，报道采用钯催化的芳基碘与芳基溴之间的交叉偶联反应方法学，进而完成一系列溴代联芳基化合物的合成。其中，反应机理涉及银媒介促进的C-H键活化步骤。

C-H Bond Functionalization of (Hetero)aryl Bromide Enabled Synthesis of Brominated Biaryl Compounds
K. Liu, G. Hu, C. Wang, F. Sheng, J. Bai, J. Gu, H Zhang, Org. Lett. ASAP. doi: 10.1021/acs.orglett.1c01613.

正文

近年来，过渡金属催的化C-H键官能团化方法学能够高效地完成一系列不同结构的有机分子的构建，因而备受关注。在扩展C-H键官能团化方法学底物应用范围的研究中，多数情况下，需要采用导向基团的螯合辅助，进而提高反应活性与选择性。然而，对于缺乏导向基团辅助的简单芳烃的直接C-H键官能团化方法学，文献报道则较为有限[1]。Fagnou课题组[2]报道首例通过高度缺电子多氟芳烃参与的直接C-H芳基化过程，其反应机理涉及协同金属化去质子化 (concerted metalation deprotonation，CMD)过程。之后，研究发现，通过CMD机理同样能够成功完成各类五元杂芳烃、二嗪N-氧化物以及硝基芳烃衍生物的直接C-H芳基化反应。另一方面，对于具有单个或两个卤原子取代的芳烃底物而言，要实现直接的C-H芳基化过程，则面临巨大的挑战。最近，Larrosa课题组[3]报道钯催化条件下，通过π-配位Cr(CO)3单元辅助的单氟芳烃的直接芳基化反应方法学 (Scheme 1)。2016年，Hartwig课题组[4]报道了通过钯催化剂以及AgOPiv参与的单氟芳烃的直接烯丙基化反应方法学。此外，Duan课题组[5]在钯催化条件下，顺利实现芳基氯底物的C-H烯基化反应方法学。然而，对于通过C-H键活化途径，实现芳基溴直接官能团化的研究，则较少有文献报道。最近，本课题组[6] 研究发现，在碳酸银催化剂存在下，芳基溴能够进行高效的H/D交换反应，进而表明采用银盐能够有效地促进芳基溴的直接C-H键活化过程。这里，本文将报道一种通过钯催化剂促进的，芳基溴与芳基碘之间的交叉偶联反应方法学，进而完成一系列溴代联芳基化合物合成。

首先，作者采用1,4-二溴苯1a与4-碘苯甲醚2d作为模型底物，进行了相关偶联反应条件的优化筛选 (Table 1)。确定最佳的反应条件为：采用PdCl2作为催化剂，(4-MeOh)3P作为膦配体，Ag2CO3作为银盐，K2CO3作为碱，在甲苯与水的混合溶剂中，100℃下进行反应，最终获得90%收率的偶联产物3d。

在上述最佳反应条件下，作者首先对芳基碘的底物应用范围进行考察 (Scheme 2)。研究表明，一系列带有供电子基与吸电子基取代的芳基碘底物均能较好地与上述反应条件兼容，并获得相应的产物3a–3n，收率为46-97%。值得注意的是，由于卤素取代以及立体效应的影响，3e、3f以及3n收率出现显著降低。同时，研究发现，稠合的芳基碘底物同样能够有效地参与上述的C−H 键芳基化过程，并以55-75%收率，获得相应产物3o–3q。此外，3-碘吡啶同样能够较好地与上述反应体系兼容，并获得57%收率的偶联产物3r。

接下来，作者对芳基溴底物的应用范围进行考察 (Scheme 3)。研究表明，1,4-二溴萘、各类取代的1,4-二溴苯以及1,3,5-三溴苯均能够与1-(叔丁基)-4-碘苯顺利地进行相应的C-H芳基化过程，并获得相应的偶联产物4a–4d，收率为60-98%。然而，作者发现，在采用1-溴-4-(三氟甲基)苯作为底物时，却获得两种偶联产物的异构体，收率为55%，产物比为19:1。同时，作者发现，上述反应条件对于其它单溴代芳烃，则无法良好地兼容，并观察到产物收率或异构体比率较低。此外，该小组进一步发现，溴代吡啶衍生物同样能够良好地应用于上述的C-H芳基化过程，并以优良的反应收率获得相应的偶联产物4f–4j。

为了进一步研究上述C-H芳基化反应的实用性，作者进一步对获得的芳基化产物进行相应的后期修饰 (Scheme 4)。首先，作者发现，将底物3-溴-5-氟吡啶的用量扩大至10 mmol，同样能够获得98%收率的芳基化产物4f。同时，作者进一步观察到，芳基化产物4f中的C-Br键能够进一步经历一系列不同的偶联反应过程，并获得化合物5a–5c。

为了提出合理的反应机理，作者进行一系列相关的平行实验 (parallel experiment)研究 (Scheme 5)。首先，在无PdCl2存在的条件下，采用D2O与甲苯的混合溶剂进行相关反应时，能够获得84%氘掺入 (deuterium incorporation)的1,4-二溴苯产物。相反地，作者发现，反应体系中无Ag2CO3存在时，仅能够回收未氘代的起始原料。上述实验结果表明，碳酸银可能参与C-H键的活化步骤。接下来，在动力学同位素效应 (KIE) 的研究中，作者观察到kH/kD为3.3，表明决速步骤中可能涉及C-H键的断裂。基于上述研究以及前期的文献报道，作者提出了一种合理的反应机理路径。首先，芳基碘与Pd(0)配合物进行氧化加成过程，形成芳基钯(II)中间体。同时，芳基溴底物通过Ag配合物通过C-H键的活化过程，形成芳基银(I)中间体。接下来，芳基钯(II)中间体与芳基银(I)中间体通过碱促进的转金属化过程，形成二芳基钯配合物。最终，通过二芳基钯配合物的还原消除过程，获得相应的溴代联芳产物，并使Pd(0)催化剂再生。

 

总结

南京工业大学张宏海课题组成功开发出通过PdCl2/(4-MePh)3P催化体系促进的芳基溴直接C-H键芳基化反应方法学策略，进而顺利完成一系列溴代联芳基化合物的构建。同时，通过平行实验研究表明，碳酸银的加入，对于C-H键的活化步骤的顺利进行尤为关键。此外，作者进一步研究发现，芳基化产物中的C-Br键能够通过后续的反应过程，进一步转化为具有多种不同官能团的重要合成砌块。并能够将上述砌块应用于一系列复杂药物分子与功能材料的合成。

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[5] Z. Li, W. Duan, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 16041. doi: 10.1002/anie.201808866.

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 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/2021/09/org-lett-%ef%bc%9a%e9%80%9a%e8%bf%87%e6%9d%82%e8%8a%b3%e5%9f%ba%e6%ba%b4%e7%9a%84c-h%e9%94%ae%e5%ae%98%e8%83%bd%e5%9b%a2%e5%8c%96%e7%ad%96%e7%95%a5%e5%90%88%e6%88%90%e6%ba%b4%e4%bb%a3%e8%81%94.html/feed 0 39939 日本理化所侯召民团队JACS：单茂稀土催化经C-H活化实现芳基亚胺与烯烃非对映[3+2]环化反应 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/2020/04/%e6%97%a5%e6%9c%ac%e7%90%86%e5%8c%96%e6%89%80%e4%be%af%e5%8f%ac%e6%b0%91%e5%9b%a2%e9%98%9fjacs%ef%bc%9a%e5%8d%95%e8%8c%82%e7%a8%80%e5%9c%9f%e5%82%ac%e5%8c%96%e7%bb%8fc-h%e6%b4%bb%e5%8c%96%e5%ae%9e.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/recentpaper/2020/04/%e6%97%a5%e6%9c%ac%e7%90%86%e5%8c%96%e6%89%80%e4%be%af%e5%8f%ac%e6%b0%91%e5%9b%a2%e9%98%9fjacs%ef%bc%9a%e5%8d%95%e8%8c%82%e7%a8%80%e5%9c%9f%e5%82%ac%e5%8c%96%e7%bb%8fc-h%e6%b4%bb%e5%8c%96%e5%ae%9e.html#respond CS editor Wed, 08 Apr 2020 00:10:45 +0000 研究论文介绍 C-H键活化 半夹心络合物 稀土金属 //www.gsbet888.com/?p=31280 本文作者：杉杉 导读 立体发散催化（Stereodivergent catalysis）在不对称合成中具有重要的作用，由于它可以有效地实现产物中所有立体异构体的可能性。近日，日本理化所侯召民团队在美国化学学会杂志（J. Am. Chem. Soc.）发表论文，报告了通过单茂稀土催化剂经C-H活化实现芳基亚胺与烯烃的第一个非对映[3+2]环化反应。该方案为从同一组醛亚胺和烯烃中选择性合成多取代的1-氨基茚衍生物（反式和顺式非对映异构体），作为一种高效且通用的途径，具有100％的原子经济性、出色的非对映选择性、广泛的底物范围、良好的官能团耐受性等优点。 Diastereodivergent [3+2] Annulation of Aromatic Aldimines with Alkenes via C-H Activation by Half-Sandwich Rare-Earth Catalysts Xuefeng Cong, Gu Zhan, Zhenbo Mo, Masayoshi Nishiura, ZhaominHou J. Am. Chem. Soc. ASAP DOI: 10.1021/jacs.0c01171 正文 氨基茚满衍生物（Aminoindanes）在生化和药理研究方面具有重要的作用，尤其是含有连续立体中心的多取代1-氨基茚满衍生物，作为许多生物活性分子和药物中的重要成分，同时绝对和相对构型对于表达生物活性至关重要。因此，开发一种高效且具有选择性，能够获得1-氨基茚满化合物的所有可能的非对映异构体的方法至关重要。芳香亚胺与烯烃的催化串联[3+2]环化反应是合成多取代的1-氨基茚满最为有效的途径之一，涉及将烯烃插入到亚胺底物中芳族取代基的邻位C-H键中，然后在亚胺基上进行分子内加成（环化）。显然，该策略作为从同一组亚胺和烯烃原料中有效合成非对体的1-氨基茚满产物的理想途径。然而，通过催化剂控制1-氨基茚满化合物非对映体（顺和反式）的合成尚未报道。 本课题组近期发现，单茂稀土烷基络合物可以作为各种化学转化的有效催化剂，如烯烃的C-H加成、极性和非极性烯烃的共聚、环丙烯与氨基烯烃的不对称碳氨化/环化等。受这些文献的启发，作者开始探索通过稀土催化剂实现芳基亚胺与烯烃的环化反应。在此，日本理化所侯召民团队首次提出，通过不同空间位阻的单茂稀土催化剂，可对芳基亚胺与烯烃的进行选择性的非对映 [3+2]环化反应，从而获得顺/反两种构型的氨基茚满衍生物（Scheme 1）。当使用带有C5Me4SiMe3配体的单茂钪催化剂时，可选择性地生成1-氨基茚满的反式-非对映异构体，而使用带有较小C5Me4H配体的单茂钇催化剂时，可获得顺式-非对映异构体。该方案从同一组醛亚胺和烯烃起始原料中，选择性合成1-氨基茚满衍生物的反式和顺式非对映异构体，作为一种高效的途径。 首先，作者以N-叔丁基苯甲二胺1a与苯乙烯2a作为模型底物，筛选了一系列带有不同Cp配体的单茂钪和单茂钇催化剂（Table 1）。当以[Ph3C] [B(C6F5)4]作为助催化剂的情况下，使用含有C5Me4SiMe3的单茂钪络合物Sc-1时，在120℃下表现出高活性和立体选择性，从而获得[3+2]环化产物3aa（d.r. > 19:1）（entry 1）。当使用空间要求较低的C5Me5连接的单茂钪络合物Sc-2时，非对映选择性显着降低，得到trans-3aa和cis-3aa的混合物（d.r. = 3.5:1）（entry 2）。有趣的是，使用另一种较小的C5Me4H连接的络合物Sc-3可以逆转非对映选择性，尽管选择性低（trans-3aa/cis-3aa = 1:1.5），却得到了富含顺式的非对映异构体混合物（entry 3）。因此，作者使用最小的C5H5连接的络合物Sc-4时，尽管收率相对较低（37-45％），但顺式选择性却大大提高至trans–3aa/cis–3aa = 1:19（entries 4-5）。此外， C5Me4SiMe3连接的钇络合物Y-1可获得cis–3aa作为主要产物（d.r = 1:4），与Sc-1形成trans-3aa完全形成鲜明对比（entry 6）。与上面观察到的趋势一致，位阻较小的C5Me5连接的钇络合物Y-2显示出较高的顺式-非对映选择性（d.r. = 1:8）（entry 7）。值得注意的是，更小的C5Me4H连接的络合物Y-3以95％的收率获得cis-3aa（d.r. < 1:19）（entry 8）。与C5H5连接的钇络合物Y-4还产生具有高非对映选择性的cis-3aa，但产率较低（entry 9）。 在获得上述最佳反应条件后，首先使用Sc-1作为催化剂，固定芳基亚胺底物1，对烯烃2进行了相关的扩展（Table 2）。反应结果表明，苯乙烯对位含有烷基或芳基取代基时，均可与1a以高收率（89％-98％）和优异的非对映选择性（d.r. > 19:1），获得反式取代茚满衍生物trans–3ab–3ad，同时，对位含有氯和溴取代基时，也可获得相应的产物trans–3ae和trans–3af。苯乙烯的间位和邻位含有甲基取代时，同样具有良好的非对映选择性（d.r. > 19:1），获得产物trans–3ag和trans–3ah，但邻位取代由于空间位阻的影响，导致收率偏低。使用2-乙烯基萘也同样以高产率（91%）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）获得产物trans–3ai。此外，当使用脂族烯烃与1a反应时，也可获得相应的茚满衍生物trans–3aj–3an，但非对映选择性有所降低（d.r. = 5:1→8:1.16）。值得注意的是，OTBDPS和NPhEt官能团能够在反应中保持完成，为进一步修饰提供了多种可能。 随后，使用Sc-1作为催化剂，固定苯乙烯底物2，对芳基亚胺底物1进行了相关的扩展（Table 3）。芳基环上含有烷基（3ba、3ca、3ia、3ua）和芳基（3da、3ja、3oa、3ta）取代的芳基亚胺底物均可与苯乙烯进行反式环化反应，获得较高收率（58％-95％）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）的相应产物。同时，该反应具有良好的官能团耐受性，如卤化物、SiMe3、NMe2、SMe、OMe、乙烯基、萘基、杂芳基等均可获得相应的茚满衍生物trans–3ba–3za，并为进一步修饰提供了多种可能。当使用硫代芴基醛亚胺与苯乙烯的反应时，仅获得31％收率的trans–3za（d.r. > 19:1），这可能是trans–3za脱氨基时形成大量未纯化的无氨基茚副产物。值得注意的是，(+)-δ-生育酚醛化的亚胺也可与苯乙烯的反应，获得68％的收率的环化产物trans–3aaa（d.r. > 19:1），进一步证明了该方法在合成氨基茚满衍生物的实用性。 紧接着，作者使用Y-3作为催化剂，固定芳基亚胺底物1a，对烯烃2进行了相关的扩展（Table 4）。当苯乙烯的芳基对位含有甲基、苯基和氯时，反应具有高的顺式选择性（14:1至> 19:1），获得70-90％收率的cis–3ab，cis–3ad和cis–3ae，但苯乙烯的芳基对位含有tBu和Br时，由于空间影响，导致选择性较低。此外，苯乙烯的芳基间/邻位含有甲基时，分别获得高非对映选择性（d.r. > 19:1）的环化产物cis–3ag和cis–3ah。当使用2-乙烯基萘与1a反应时，虽然可以获得75％收率的cis–3ai，但d.r.仅为4.5:1。 最后，作者使用Y-3作为催化剂，固定苯乙烯底物2a，对芳基亚胺底物1进行了相关的扩展（Table 5）。反应结果与上述类似，当芳基亚胺底物的芳基上含有烷基、芳基、乙烯基、甲硅烷基、卤素、杂原子等时，均可以高收率和高非对映选择性（d.r. = 16:1→>19:1）获得相应的环化产物cis–3ba-3za。当使用含有3-硫甲基和3-呋喃基取代的芳基亚胺时，由于C-H活化可同时发生在C2和C6位，从而获得具有区域异构体的C2:C6 = 4:1的产物cis–3ka和cis–3ra，C-H活化在C2位置的比例较大可能是由于亚胺中的硫代甲基/呋喃基与Y-3中的钇原子相互作用所致。在Sc-1的情况下，未观察到这种C2-H活化（trans–3ka和trans–3ra，Table 3），可能是由于C5Me4SiMe3配体的空间位阻影响。 在底物扩展之后，作者开始对其实用性进行了相关的研究（Scheme 2）。作者选择了上述反应中两个代表性的例子，进行相关克级放大实验。当使用Sc-1作为催化剂时，可获得高收率（90%）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）的trans–3ga。而使用Y-3作为催化剂时，同样可获得高收率（91%）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）的cis–3ha。 根据相关文献的查阅，作者提出了一种可能的反应机理（Scheme 3）。首先，1a中的氮原子与阳离子烷基络合物中的金属原子（由Sc-1或Y-3与[Ph3C][B(C6F5)4]反应生成）配位，然后金属烷基络合物对1a中的苯基进行邻-C-H活化（去质子化），得到五元金属环中间体A。随后，分别进行Sc-1与Y-3的催化循环。当使用Sc-1作为催化剂时，苯乙烯通过类似B的过渡态，在A的Sc-芳基键进行2,1-插入，得到中间体C。其中，由于C5Me4SiMe3和NtBu基团的空间排斥作用，Sc原子与苯乙烯中的苯基之间的相互作用变难，从而导致分子内亲核加成的Sc-C键与C中的C=N键进行环化，形成中间体D（十分有利的反式构型）。最后，D中Sc-N键断裂，获得trans–3aa并再生催化剂物种A。当使用Y-3作为催化剂时，Y原子与苯乙烯中的苯基的相互作用产生类似E的过渡态，因为Y的金属尺寸大于Sc的金属，并且E中的C5Me4H配体比B中的C5Me4SiMe3配体小得多。Y-苯基相互作用可能保留在苯乙烯插入产物F中，由于氨基-苯基与Y原子的螯合，环化后应生成顺式产物G。最后，G和1a之间的酸碱反应获得cis-3aa，并再生出催化剂物种A。 总结 日本理化所侯召民团队报道了，通过单茂稀土催化剂经C-H活化实现芳基亚胺与烯烃的第一个非对映[3+2]环化反应，获得多种氨基茚衍生物，同时，当使用Sc-1催化剂时，获得反式环化产物，而使用Y-3催化剂时，则获得相反的顺式环化产物。此外，该反应具有100％的原子经济性、出色的非对映选择性（d.r. > […]

本文作者：杉杉

导读

立体发散催化（Stereodivergent catalysis）在不对称合成中具有重要的作用，由于它可以有效地实现产物中所有立体异构体的可能性。近日，日本理化所侯召民团队在美国化学学会杂志（J. Am. Chem. Soc.）发表论文，报告了通过单茂稀土催化剂经C-H活化实现芳基亚胺与烯烃的第一个非对映[3+2]环化反应。该方案为从同一组醛亚胺和烯烃中选择性合成多取代的1-氨基茚衍生物（反式和顺式非对映异构体），作为一种高效且通用的途径，具有100％的原子经济性、出色的非对映选择性、广泛的底物范围、良好的官能团耐受性等优点。

Diastereodivergent [3+2] Annulation of Aromatic Aldimines with Alkenes via C-H Activation by Half-Sandwich Rare-Earth Catalysts

Xuefeng Cong, Gu Zhan, Zhenbo Mo, Masayoshi Nishiura, ZhaominHou

J. Am. Chem. Soc. ASAP DOI: 10.1021/jacs.0c01171

正文

氨基茚满衍生物（Aminoindanes）在生化和药理研究方面具有重要的作用，尤其是含有连续立体中心的多取代1-氨基茚满衍生物，作为许多生物活性分子和药物中的重要成分，同时绝对和相对构型对于表达生物活性至关重要。因此，开发一种高效且具有选择性，能够获得1-氨基茚满化合物的所有可能的非对映异构体的方法至关重要。芳香亚胺与烯烃的催化串联[3+2]环化反应是合成多取代的1-氨基茚满最为有效的途径之一，涉及将烯烃插入到亚胺底物中芳族取代基的邻位C-H键中，然后在亚胺基上进行分子内加成（环化）。显然，该策略作为从同一组亚胺和烯烃原料中有效合成非对体的1-氨基茚满产物的理想途径。然而，通过催化剂控制1-氨基茚满化合物非对映体（顺和反式）的合成尚未报道。

本课题组近期发现，单茂稀土烷基络合物可以作为各种化学转化的有效催化剂，如烯烃的C-H加成、极性和非极性烯烃的共聚、环丙烯与氨基烯烃的不对称碳氨化/环化等。受这些文献的启发，作者开始探索通过稀土催化剂实现芳基亚胺与烯烃的环化反应。在此，日本理化所侯召民团队首次提出，通过不同空间位阻的单茂稀土催化剂，可对芳基亚胺与烯烃的进行选择性的非对映 [3+2]环化反应，从而获得顺/反两种构型的氨基茚满衍生物（Scheme 1）。当使用带有C5Me4SiMe3配体的单茂钪催化剂时，可选择性地生成1-氨基茚满的反式-非对映异构体，而使用带有较小C5Me4H配体的单茂钇催化剂时，可获得顺式-非对映异构体。该方案从同一组醛亚胺和烯烃起始原料中，选择性合成1-氨基茚满衍生物的反式和顺式非对映异构体，作为一种高效的途径。

首先，作者以N-叔丁基苯甲二胺1a与苯乙烯2a作为模型底物，筛选了一系列带有不同Cp配体的单茂钪和单茂钇催化剂（Table 1）。当以[Ph3C] [B(C6F5)4]作为助催化剂的情况下，使用含有C5Me4SiMe3的单茂钪络合物Sc-1时，在120℃下表现出高活性和立体选择性，从而获得[3+2]环化产物3aa（d.r. > 19:1）（entry 1）。当使用空间要求较低的C5Me5连接的单茂钪络合物Sc-2时，非对映选择性显着降低，得到trans-3aa和cis-3aa的混合物（d.r. = 3.5:1）（entry 2）。有趣的是，使用另一种较小的C5Me4H连接的络合物Sc-3可以逆转非对映选择性，尽管选择性低（trans-3aa/cis-3aa = 1:1.5），却得到了富含顺式的非对映异构体混合物（entry 3）。因此，作者使用最小的C5H5连接的络合物Sc-4时，尽管收率相对较低（37-45％），但顺式选择性却大大提高至trans–3aa/cis–3aa = 1:19（entries 4-5）。此外， C5Me4SiMe3连接的钇络合物Y-1可获得cis–3aa作为主要产物（d.r = 1:4），与Sc-1形成trans-3aa完全形成鲜明对比（entry 6）。与上面观察到的趋势一致，位阻较小的C5Me5连接的钇络合物Y-2显示出较高的顺式-非对映选择性（d.r. = 1:8）（entry 7）。值得注意的是，更小的C5Me4H连接的络合物Y-3以95％的收率获得cis-3aa（d.r. < 1:19）（entry 8）。与C5H5连接的钇络合物Y-4还产生具有高非对映选择性的cis-3aa，但产率较低（entry 9）。

在获得上述最佳反应条件后，首先使用Sc-1作为催化剂，固定芳基亚胺底物1，对烯烃2进行了相关的扩展（Table 2）。反应结果表明，苯乙烯对位含有烷基或芳基取代基时，均可与1a以高收率（89％-98％）和优异的非对映选择性（d.r. > 19:1），获得反式取代茚满衍生物trans–3ab–3ad，同时，对位含有氯和溴取代基时，也可获得相应的产物trans–3ae和trans–3af。苯乙烯的间位和邻位含有甲基取代时，同样具有良好的非对映选择性（d.r. > 19:1），获得产物trans–3ag和trans–3ah，但邻位取代由于空间位阻的影响，导致收率偏低。使用2-乙烯基萘也同样以高产率（91%）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）获得产物trans–3ai。此外，当使用脂族烯烃与1a反应时，也可获得相应的茚满衍生物trans–3aj–3an，但非对映选择性有所降低（d.r. = 5:1→8:1.16）。值得注意的是，OTBDPS和NPhEt官能团能够在反应中保持完成，为进一步修饰提供了多种可能。

随后，使用Sc-1作为催化剂，固定苯乙烯底物2，对芳基亚胺底物1进行了相关的扩展（Table 3）。芳基环上含有烷基（3ba、3ca、3ia、3ua）和芳基（3da、3ja、3oa、3ta）取代的芳基亚胺底物均可与苯乙烯进行反式环化反应，获得较高收率（58％-95％）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）的相应产物。同时，该反应具有良好的官能团耐受性，如卤化物、SiMe3、NMe2、SMe、OMe、乙烯基、萘基、杂芳基等均可获得相应的茚满衍生物trans–3ba–3za，并为进一步修饰提供了多种可能。当使用硫代芴基醛亚胺与苯乙烯的反应时，仅获得31％收率的trans–3za（d.r. > 19:1），这可能是trans–3za脱氨基时形成大量未纯化的无氨基茚副产物。值得注意的是，(+)-δ-生育酚醛化的亚胺也可与苯乙烯的反应，获得68％的收率的环化产物trans–3aaa（d.r. > 19:1），进一步证明了该方法在合成氨基茚满衍生物的实用性。

紧接着，作者使用Y-3作为催化剂，固定芳基亚胺底物1a，对烯烃2进行了相关的扩展（Table 4）。当苯乙烯的芳基对位含有甲基、苯基和氯时，反应具有高的顺式选择性（14:1至> 19:1），获得70-90％收率的cis–3ab，cis–3ad和cis–3ae，但苯乙烯的芳基对位含有tBu和Br时，由于空间影响，导致选择性较低。此外，苯乙烯的芳基间/邻位含有甲基时，分别获得高非对映选择性（d.r. > 19:1）的环化产物cis–3ag和cis–3ah。当使用2-乙烯基萘与1a反应时，虽然可以获得75％收率的cis–3ai，但d.r.仅为4.5:1。

最后，作者使用Y-3作为催化剂，固定苯乙烯底物2a，对芳基亚胺底物1进行了相关的扩展（Table 5）。反应结果与上述类似，当芳基亚胺底物的芳基上含有烷基、芳基、乙烯基、甲硅烷基、卤素、杂原子等时，均可以高收率和高非对映选择性（d.r. = 16:1→>19:1）获得相应的环化产物cis–3ba-3za。当使用含有3-硫甲基和3-呋喃基取代的芳基亚胺时，由于C-H活化可同时发生在C2和C6位，从而获得具有区域异构体的C2:C6 = 4:1的产物cis–3ka和cis–3ra，C-H活化在C2位置的比例较大可能是由于亚胺中的硫代甲基/呋喃基与Y-3中的钇原子相互作用所致。在Sc-1的情况下，未观察到这种C2-H活化（trans–3ka和trans–3ra，Table 3），可能是由于C5Me4SiMe3配体的空间位阻影响。

在底物扩展之后，作者开始对其实用性进行了相关的研究（Scheme 2）。作者选择了上述反应中两个代表性的例子，进行相关克级放大实验。当使用Sc-1作为催化剂时，可获得高收率（90%）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）的trans–3ga。而使用Y-3作为催化剂时，同样可获得高收率（91%）和高非对映选择性（d.r. > 19:1）的cis–3ha。

根据相关文献的查阅，作者提出了一种可能的反应机理（Scheme 3）。首先，1a中的氮原子与阳离子烷基络合物中的金属原子（由Sc-1或Y-3与[Ph3C][B(C6F5)4]反应生成）配位，然后金属烷基络合物对1a中的苯基进行邻-C-H活化（去质子化），得到五元金属环中间体A。随后，分别进行Sc-1与Y-3的催化循环。当使用Sc-1作为催化剂时，苯乙烯通过类似B的过渡态，在A的Sc-芳基键进行2,1-插入，得到中间体C。其中，由于C5Me4SiMe3和NtBu基团的空间排斥作用，Sc原子与苯乙烯中的苯基之间的相互作用变难，从而导致分子内亲核加成的Sc-C键与C中的C=N键进行环化，形成中间体D（十分有利的反式构型）。最后，D中Sc-N键断裂，获得trans–3aa并再生催化剂物种A。当使用Y-3作为催化剂时，Y原子与苯乙烯中的苯基的相互作用产生类似E的过渡态，因为Y的金属尺寸大于Sc的金属，并且E中的C5Me4H配体比B中的C5Me4SiMe3配体小得多。Y-苯基相互作用可能保留在苯乙烯插入产物F中，由于氨基-苯基与Y原子的螯合，环化后应生成顺式产物G。最后，G和1a之间的酸碱反应获得cis-3aa，并再生出催化剂物种A。

总结

日本理化所侯召民团队报道了，通过单茂稀土催化剂经C-H活化实现芳基亚胺与烯烃的第一个非对映[3+2]环化反应，获得多种氨基茚衍生物，同时，当使用Sc-1催化剂时，获得反式环化产物，而使用Y-3催化剂时，则获得相反的顺式环化产物。此外，该反应具有100％的原子经济性、出色的非对映选择性（d.r. > 19:1）、广泛的底物范围、良好的官能团耐受性等优点。

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本文作者：杉杉

导读

C-H键的定点选择性官能团化作为合成与修饰复杂分子结构的高效途径，为了实现这个目标，必须制定特定的策略来活化远离官能团的C-H键。在这种情况下，由于相邻碳原子之间缺乏电子或空间的差异，从而导致相邻碳原子上远程C-H键的选择性活化变得更加地困难。近日，美国Scripps研究所余金权教授团队在自然化学（Nature Chemistry）杂志上发表论文，报告了一种新型催化体系，利用远程导向模板和瞬态降冰片烯介体，实现选择性地远程C-H键的活化（以前无法实现）。

Differentiation and Functionalization of Remote C-H Bonds in Adjacent Positions

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

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

正文

C-H键的定点选择性官能团化作为合成与修饰复杂分子结构的高效途径。远程官能团的C-H键（相距6个以上的键）普遍各类化合物中，而要区分这些电子特性差异不大的C-H键，具有重大的难度。已在天然产物、药物、农药和功能材料中普遍应用的喹啉衍生物，作为此类结构的典型代表，具有多个C-H键并远离螯合的氮原子，从而导致很难通过电子差异加以区分（Fig. 1a）。利用电子和空间偏差，通过螯合辅助，虽然已实现对吖嗪环上C-H键的选择性官能团化，但苯基上的直接C-H活化仅限于C8位置。为了使其余的远程C-H键官能团化，已开发了一种双功能模板，通过与喹啉的氮配位，将钯(Ⅱ)催化剂选择性地引导至远端的C5位置。作者设想，是否可以利用这种远程导向模板来实现其他距离较远C-H键的选择性官能团化。根据（异）喹啉等各类杂环底物计算出的Fukui指数，它们具有类似地缺乏电子特性以及惰性，如果利用导向模板则有可能实现选择性地活化（异）喹啉的远程的C6或C7位置。因此，作者开始研究使用瞬态介质将远程定向效应与单键传递策略相结合的可能性（Fig. 1b）。作者设想模板钯先于远端C5位置结合，再通过降冰片烯将钯转移到C6位置上（Fig. 1c）。该策略不仅可以提区分相邻且具有相似电子和空间特性（如喹啉的C6位置和C7位置）的远程C-H键，同时也可以区分具有电子偏差的远程C-H键（喹啉的C5反应性较高和C6反应性较低）。

为了实现这一目标，远程导向和后续传递步骤的模板设计面临着多种挑战，从而需要精心设计才能解决（腈模板、降冰片烯和配体的分子结构等）。首先，竞争性结合降冰片烯可以防止由弱配位的腈模板引起的C-H钯键断裂。另一方面，形成的大环C-H钯中间体具有高反应活性。其次，降冰片烯传递的金属-C-H活化（高度复杂的多步骤序列），只能使用有限的单齿吡啶和吡啶酮类型的配体。相反，弱配位的腈模板通常需要一组不同的双齿配体用于远程导向。最后，降冰片烯传递中的β-碳消除步骤始终依赖于与最初形成的钯-碳键相邻的邻向基团。但是，远程导向基团距离较远，无法提供必要的空间障碍。

由于喹啉和异喹啉衍生物在药物合成中具有重要的价值，因此，作者选择了3-甲基-异喹啉1a作为模型底物，进行了相关条件的筛选（Table 1）。首先，作者使用之前报道可选择性进行喹啉C5位置的C-H钯化的模板T1，同时考虑到吡啶酮和吡啶型配体对于降冰片烯衍生物实现Pd催化剂传递至关重要，因此作者尝试使用单齿配体（L1，L2，L3，L4）对异喹啉底物进行C6芳基化。然而，由于吡啶酮和吡啶的存在下，弱配位的腈导向基团被阻止结合到Pd(Ⅱ)上，从而导致低的反应性。为了确保腈基导基团的配位，作者决定使用带有弱配位基团的双齿配体（配体L5，L6和L7）。当使用N-乙酰甘氨酸（Ac-Gly-OH，L5）时，可获得所需的C6芳基化的异喹啉产物2a，收率21％。值得注意的是，MPAA配体的羧酸基团被强配位基团（N-杂环）取代（双齿配体L8和L9）时，导致反应性降低（收率<5％），从而说明将导向模板和降冰片烯与特定配体相结合的重要性。因此，作者开始研究各类含腈的模板。首先，使用富电子的CF3（T2）代替苯基上的OCH3（T1）时，可使产率稍微提高到24％。而将引导苯基腈部分从右翼的间位转变为对位（T3）时，收率大幅提高（63％）。这些结果与远程C-H活化中基于距离和几何形状的定点选择性观点相一致。模板的其他结构变化会导致产率降低（T4，T5和T6），同时缺少腈部分（T7）或降冰片烯试剂也会导致所需反应性的损失。

在获得上述最佳反应条件后，作者开始对喹啉底物1进行了扩展（Table 2）。首先，当以不同取代的异喹啉作为底物时，使用模板T3，可获得中等收率的C6芳基化产物2a–2d，其中2b和2d含有卤原子，可为后期修饰提供多种可能。此外，使用模板T1或T2时，可获得多种喹啉衍生物。如使用简单喹啉可获得71％收率的2e，使用在喹啉的C2、C3、C4、C7或C8取代基均可获得相应的产物2f–2q，同时该反应不受电子效应的影响。此外，由于存在配位腈（与模板竞争）和C4取代（阻碍C5 钯化）从而导致2m和2n的收率偏低。双取代的喹啉（2r–2t）、

多环喹啉（2u–2v）均取得较好的结果。同时，也合成大量的苯并嗪衍生物，如喹喔啉（2w）、苯并恶唑（2x）、苯并噻唑（2y–2z）、吲唑（2aa）和噻吩并吡啶（2ab）。最为重要的是，也成功的对抗白血病和抗肿瘤生物碱喜树碱（camptothecin，2ac）进行相关的后期修饰，进而可合成其衍生的拓扑替康（topotecan，治疗结肺癌新药）和伊立替康（irinotecan，治疗结肠癌新药）的药物。

随后，作者以喹啉为底物，对芳基碘化物的范围进行了研究（Table 2）。当使用邻、间和对的单取代芳基碘化物时，均以中等收率获得所需的产物2ad–2ai。此外，二和三取代的芳基碘化物同样以中等至良好的产率得到所需产物2aj–2ao。但富电子的芳基碘化物仅获得低于15％的收率产物，这意味着将芳基碘化物氧化加成到钯环中并不容易，相比之下，这些富电子芳基碘化物的反应性可以通过连接一个吸电子基团来恢复，如2ak可将收率提高至72％。

尽管先前已分别显示了腈定向的远程C-H 钯化和降冰片烯从邻位到间位的传递，但这两个过程如何在如此复杂的催化循环中成功的实现仍然令人费解。计算研究提供了复杂C-H功能化机制的详细信息，该机制利用双功能模板与两个Pd金属中心配位。下图分别显示了C5 CMD（协同金属化-去质子化）、降冰片烯插入、C6 CMD和β-碳消除的过渡态结构（Fig. 2）。Pd模板允许腈基引导第二个Pd催化剂到达喹啉的C5位置，但是腈基必须在Pd中心上下移动才能进行催化循环。MPAA配体促进了第一步C5 CMD步骤，通过解离提供空位的配位点，用于降冰片烯插入。这些研究揭示了将腈模板和降冰片烯瞬态介体的结合并用于钯传递的复杂性。

紧接着，为了进一步测试这种策略是否可以广泛用于区分其它远程相邻的C-H键，作者选择带有共价连接的U形芳烃模板作为底物（Table 3）。反应结果表明，可实现四氢异喹啉的C7芳基化反应，底物也具有良好的兼容性，如无取代（4a）、1-甲基（4b）、3-羧酸盐（4c）、5-乙基（4d）、5-苯基（4e）和5-溴（4f）。

同时，苯基丙酸衍生物5的也可通过上述方法进行芳基化反应（Table 4）。如常规的苯基丙酸衍生物5a和5b，分别可获得联芳基产物6a和6b。此外，含有卤素、吸电子和给电子的芳基碘化物也与体系兼容，获得中等产率的6c–6f。

总结

美国Scripps研究所余金权教授团队报道了，一种新型策略来区分远程C-H键，结合以前的模板化学方法，可实现对远程C-H键的定点活化。如喹啉以及异喹啉衍生物的C6和C7位置的定点C-H活化，同时该方法也对生物碱喜树碱进行了相关的修饰，进一步证明了实用性。此外，远程导向模板、瞬态介质降冰片烯和MPAA配体之间的精巧合作，揭示了C-H活化催化体系的巨大潜力。

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Mark Lautens，1959年7月，多伦多大学杰出教授

 

教育经历

  • 1981年，圭尔夫大学，本科
  • 1981年，威斯康星大学，获博士学位，指导老师 B. M. Trost教授

 

工作经历

  • 1985-1987年，哈佛大学， D. A. Evans组从事博士后研究
  • 1987-1992年，多伦多大学，助理教授
  • 1992-1995年，多伦多大学，副教授
  • 1995-1998年，多伦多大学，教授
  • 1998年-至今，多伦多大学，有机合成阿斯利康教授
  • 2003-2013年，自然科学工程研究委员会、默克弗罗斯特工业研究主席
  • 2012-至今，多伦多大学特聘教授
  • 2013-2023年，多伦多大学杰出教授

 

所获荣誉

  • 2001年，加拿大皇家学会会员Royal Society of Canada
  • 2006年，加拿大化学会艾尔弗雷德贝德奖
  • 2006年，美国化学会科普亚瑟作者奖（Arthur C. Cope Scholar Award）
  • 2011年，英国皇家化学学会佩德勒奖
  • 2011年，英国皇家化学学会会士
  • 2013年，加拿大总督奖章
  • 2016年，圭尔夫大学荣誉博士
  • 2017年，多伦多大学研究生院杰出博士生导师

 

研究概要

  1. C-H Activation 

Lautens教授在这一领域的工作主要是基于Catellani反应而发展了一系列环化的方法，通过卤代烃的端基修饰，通过分子内Heck、Buchwald偶联反应等合成了多样的稠环甚至多元并环的杂环结构1。

图1. 碳氢键活化

  1. Enantioselective Desymmetrization

在这一方向的工作主要是铑催化对映选择性不对称反应，最经典的便是铑催化氧杂和氮杂降冰片烯的开环反应，对映选择性合成部分氢化的萘酚或萘胺产物，为这类化合物的手性合成提供了方法2。

图2. 铑催化不对称开环反应

  1. Domino Heck Anion Capture Cascade 

Lautens教授等3利用钯催化卤代烃与远程的端基烯烃发生分子内的Heck偶联反应形成新的碳碳键，从而形成烷基钯中间体，该中间体可以经β-H消除得到具有环外双键的稠环结构；该中间体也可以继续与亲核试剂反应，经还原消除得到含有季碳中心的稠环结构。

图3. 分子内Heck反应

  1. Multicomponent Reactions 

Lautens教授等4利用多金属催化剂协同催化的策略，开发有序的多组分反应，根据不同反应的反应速率的不同，对反应的有序性进行控制，比如下面这个铑与钯催化一步合成二氢喹啉衍生物的反应，在该反应中，芳基硼酸既可以发生铑催化的氢芳基化反应，也可以发生钯催化的铃木偶联、Buchwald偶联反应，但是铑催化的氢芳基化反应速率更快，因此该反应实际先发生铑催化的氢芳基化反应，再经钯催化的Buchwald偶联反应关环得到二氢喹啉衍生物。

图4. 多金属催化多组分反应

 

文献：

  1. （a）A new route to fused aromatic compounds by using a palladium-catalyzed alkylation – AlkenylationsequenceLautens, M; Piguel, S  Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 1045-1046. 10.1002/(SICI)1521-3773(20000317)39:6<1045::AID-ANIE1045>3.0.CO;2-Q. (b) Palladium-catalyzed sequential alkylation-alkenylation reactions. Application to the synthesis of 2-substituted-4-benzoxepines and 2,5-disubstituted-4-benzoxepines Lautens, M; Paquin, JF; Piguel, S J. Org. Chem. 2002, 67, 3972-3974. DOI: 10.1021/jo025730z. (c) A palladium-catalyzed alkylation/direct arylation synthesis of nitrogen-containing heterocycles Blaszykowski, C; Aktoudianakis, E; Adberico, D; Bressy, C; Hulcoop, DG; Jafarpour, F; Joushaghani, A; Laleu, B; Lautens, M J. Org. Chem. 2008, 73, 1888-1897. DOI: 10.1021/jo702052b. (d) Synthesis of benzannulated N-heterocycles by a palladium-catalyzed C-C/C-N coupling of bromoalkylaminesThansandote, P; Raemy, M; Rudolph, A; Lautens, M Org. Lett. 2007, 9, 5255-5258. DOI: 10.1021/ol702472u.
  2. (a) Lautens, M.; Fagnou, K.; Hiebert, S., Transition Metal-Catalyzed Enantioselective Ring-Opening Reactions of Oxabicyclic Alkenes. Accounts of chemical research 2003,36 (1), 48-58.DOI: 1021/ar010112a.(b) Zhang, L.; Le Christine, M.; Lautens, M., The Use of Silyl Ketene Acetals and Enol Ethers in the Catalytic Enantioselective Alkylative Ring Opening of Oxa/Aza Bicyclic Alkenes. Angew. Chem. Int. Ed. 2014,53 (23), 5951-5954.DOI: 10.1002/anie.201400218.
  3. (a) Diastereoselective Palladium-Catalyzed Arylcyanation/Heteroarylcyanation of Enantioenriched N-Allylcarboxamides Yoon, H.; Petrone, D.A.; Lautens, M. Org. Lett. 2014, 16, 6420–6423. DOI: 10.1021/ol503243a. (b) Dearomative Indole Bisfunctionalization via a Diastereoselective Palladium-Catalyzed Arylcyanation Petrone, D.A.; Yen, A.; Zeidan, N.; Lautens, M. Org. Lett. 2015, 17, 4838-4841. DOI: 10.1021/acs.orglett.5b02403.
  4. (a) Panteleev, J.; Zhang, L.; Lautens, M.  Angew. Chem. Int. Ed.2011, 50, 9089- 9092. DOI: 10.1002/anie.201103692 (b) Zhang, L.; Panteleev, J.; Lautens, M. J. Org. Chem. 2014, 79, 12159-12176.DOI: 10.1021/jo502074s.

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 Keith Fagnou，1971年6月27日 -2009年11月11日 是加拿大有机化学家，原渥太华大学副教授，已故化学家(写真：Fagnou Group Homepage)。

经历

1995 Saskatchewan大学 学士
1995-1996 高校教师
1998-2002 多伦多大学 博士学位 （Maｒｋ Lautens教授）
2002-2007 渥太华大学 助教授
2007-2009 渥太华大学 副教授

2009年11月11日　去世

 

获奖经历

2003 Premier’s Research Excellence Award
2003 John C. Polanyi Award in Chemistry
2005 Boehringer Ingelheim Young Investigator Award in Organic Chemistry
2005 Cottrell Scholar Award
2005 Ichikizaki Travel Grant Award
2006 University of Ottawa Young Researcher of the Year
2006 Ichikizaki Travel Grant Award
2007 Merck Process Research Award
2007-2012 University of Ottawa Research Chair in Novel Catalytic Transformations
2007 Amgen Young Investigator’s Award
2007 Astra Zeneca Award for Chemistry
2007-2009 NSERC Discovery Accelerator Supplement Award
2007-2009 Eli Lilly Grantee
2008 Merck Process Award
2008 Sloan Research Fellowship
2009 OMCOS Award

 

研究概要

催化C-H键活化型偶联反应的开发

特别是对不含配位指向型官能团的底物，开发能更广泛应用于一般C-H键活化的催化体系[2-6]，取得非常卓越的成绩。重点开发以Concerted Metallation-Deprotonation Pathway[7]为机理的催化剂体系，并发现了许多新型催化转化反应。

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由他报道的无需官能团的底物之间的C-H/C-H偶联反应[6] 是全新的一类反应形式，这一研究对于合成化学界绝对是C-H键活化反应的一大重大突破。
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评论＆其他

1. 2009年11月11日，因H1N1流感，38岁便告别人世。他是加拿大的有机化学界非常年轻有为，众所期待的新星化学家，当时这一突然离世，着实给化学界冲击不小。
2. 他的老师Lautens对他非常赞不绝口”exceptionally bright and exceptionally down-to-earth, the most productive person, in the history of his research group”。
3. 他去世后，研究室的成员为他举办了Keith Fagnou Organic Chemistry Symposium小型追悼会记念他。
4. 富有幽默感的Fagnou组的成员曾经为他做了StarWars恶搞Flash电影、以及介绍Keith的JACS恶搞文章（PDF） 。
5. 2010年12月举办的环太平洋国际会议（PacifiChem）的C-H键官能团化Session也曾为Keith Fagnou策划追悼仪式。

相关文献

[1] Lautens, M.; Fagnou, K.  J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7170. DOI:10.1021/ja010262g
[2] Campeau, L.-C.; Parisien, M.; Leblanc, M.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 9186. DOI:10.1021/ja049017y
[3] Campeau, L.-C.; Rousseaux, S.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18020. DOI: 10.1021/ja056800x
[4] Lafrance, M.; Rowley, C.N.; Woo, T. K.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8754. DOI: 10.1021/ja062509l
[5] Lafrance, M.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16496. DOI:10.1021/ja067144j
[6] Stuart, D.R.; Fagnou, K. Science 2007, 316, 1172. doi:10.1126/science.1141956
[7] Lapointe, D..; Fagnou, K. Chem. Lett. 2010, 39, 1118.  doi:10.1246/cl.2010.1118

 

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//www.gsbet888.com/chemists/2016/12/keith-fagnou.html/feed 0 12382 超级大boss伊丹健一郎教授西安行（报告篇） //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/chemlife/2016/07/post-10317.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/chemlife/2016/07/post-10317.html#respond JiaoJiao Mon, 04 Jul 2016 00:37:33 +0000 化学与生活 C-H键活化 交叉研究 报告 碳纳米材料 //www.gsbet888.com/?p=10317 接上篇 超级大boss伊丹健一郎教授西安行（旅途篇） 在从机场回西安的路上，聊了好多，我和师妹三年没见了，所以一见面有一堆话，不过期间还是没忘自己的任务，给伊丹老师讲解介绍一下西安沿途的景色。在过去几年里，每次回国都能感受到西安市容的变化，现在的西安，真是比前些年干净多了。车开进师大路，我跟老师讲，这就是我生活了二十多年的雁塔老校区，有着许多美好的记忆，小时候觉得这里很大，现在长大了，看这里觉得好小，远不及新校区大气恢宏，不过这也是曾经一时西安的大学扩建的普遍现象，许多学校为了有更大的空间，都搬离市区，新校区一般都放在大学城或者郊外，西安的好几所大学都有两个甚至以上校区，而老校区一般才能看出这个学校的历史，从校园里那些高耸绿树成荫的老树就能判断。 终于从师大正式开始了老师为期三天的西安之行。 西安报告感受 这次作报告的三所学校先后是陕师大，西交大前沿学院还有西北大学，都安排在上午，报告题目是“C-H activation exploring nanocarbon materials and plant biology” 伊丹老师来西安前时间很紧，根本不够他准备三场不同的报告，原本计划讲四十分钟，问答二十分钟，老师预想是碳氢键活化研究、碳纳米材料、化学生物学交叉研究按各三分之一的比例来分布内容。但是我又很了解他从不给人完全重复的东西，每次都会掺杂一些惊喜和不一样，果然应验了我的猜测。老师为了感谢第一天抵达西安后魏老师的热情接待，前一天特意多加了一些碳纳米材料这方面的进展，第二场报告在交大前沿院，因为我告诉他说前沿院也是西安一个很注重学科交叉研究的年轻的研究生院，很像名古屋的ITbM，并且也是我今后几年主要从事研究的地方，他也知道这里对我的重要性，在去交大报告的路上，他说报告内容也很多，估计也得讲一个小时，因为要侧重讲一些ITbM的交叉研究还有我的一些成果，作为招待人的李老师也非常高兴伊丹老师能分享前沿的化学研究成果给大家。到第三场西北大学的报告，前一天他又确认招待人关老师的研究还有学院其他老师侧重的研究，我知道关老师是做金属有机、方法学出身的，他就又多讲了一些碳氢键活化和碳纳米材料。三场报告在框架相同的基础上又有了侧重点，每一场都收获了听报告老师的好评，魏老师和李老师都用very shocked评价了老师的报告内容，而且意料之中，大家已经被老师报告的幻灯片惊艳到了。 这对我来说，也是一次非常好的学习，相比起来四月在交大理学院院级面试时，我们几位面试者被老师痛批的悲惨教训，我也因为用中文讲解太慢不熟练让老师批评指点了不少，尽管后来学校面试时用英文讲解扳回一局。但现在如果有老师看到这个大boss讲报告这么厉害，一定会觉得我那点功力微不足道吧！我做的面试幻灯片被理学院老师们夸奖，这些也完全是受伊丹研究室的影响，但和伊丹老师的水平相比，依然还有很大的努力空间。平日在名古屋看到老师在演讲台上的从容，不可否认老师语言表达的优势，但这些更多是日益积累练习的结果。台上一分钟，台下十年功，他把努力都用在了背后，才让我们看到台上的游刃有余。尤其是当面感受他这种敬业的态度，或许他就是想当着我的面，做一个正确的示范，若被邀请去学术报告，就是要做好准备，得对得起邀请人的诚意还有报告酬劳的价值，为听众带去新的知识和启发，这才是学术报告交流的意义所在，当然像老师这样研究领域比较广的，还能做到结合听报告人的专业和研究兴趣也是非常难得的。 三场报告中，有些问题的回答也很精彩，我觉得值得和大家分享一下： 有青年教师问伊丹老师，作为一个刚开始独立做研究的新人，他有什么好的建议没有。老师告诫大家就是，千万不要学他现在的样子，做太多学科交叉的研究，新人一定要确立一个非常具体和独特的领域来入手，等到建立好了自己的化学强项，再做交叉应用，如果一开始就搞得很广很泛，很有可能走不长久的，这一建议，也纠正了我对未来几年自己科研方向上认知理解中的错误，重新思考定位自己，受益匪浅。 另外有人问老师怎么解决在碳纳米材料合成研究中常碰到的产物溶解度差的问题，感觉报告中讲了好多新型π共轭分子的合成，貌似很轻松就完成了，老师说，这个溶解度差的问题其实对伊丹研究室的多数π共轭分子也是一样的，很多有挑战的分子都不好做，没有特别高深的诀窍，只不过都是很多学生花了很久的时间反复尝试，优化，坚持才实现的。 还有人问老师，伊丹研究室成员之间有没有竞争，因为从报告中看到成员人数很多，好的成果也很多，成员之间有没有学术竞争。老师把这个问题丢给了我，因为我就是身在这个圈子的人，什么样的氛围我最清楚，还好我反应够快，说了我的感受：首先伊丹研的成员每个人的课题都不同，谈不上为争夺课题的竞争，大家也都独立思考，不愿意抄袭模仿别人；老师有总能发掘那些愿意努力挑战自己的人，并把他们集中在一起，而组里很多优秀的学生大多都对自己要求高，心理素质也强，大家都不想输给别人，成员之间肯定有相互较劲的，就我而言，看到这么多优秀的同辈或晚辈是我很好的压力和动力，让我能在良性竞争中不断完善自己，变得更好。 这几场报告中可圈可点的地方真的很多，但真是内容关系没法一一写下他们，只能希望以后再有机会邀请老师去西安，虽不知道等我有资格做邀请人是什么时候的事情，但愿下次给这回没来的同学弥补一下了。   在国内听报告的过程中，我个人感受到的一些美中不足，虽然写这些犹豫再三，担心我怎么黑自己人，有损我西安高校的形象，但我相信这绝对不是个例只发生在西安，国内很多学校都会发生，有必要在这里告诉广大在校学生网友们，这也是我未来作为一个大学教育工作者有必要说的： 学生们听报告时间观念太弱，很多人都是报告已经开始了才进来，可能是宣传通知的问题，但更多感觉是现在学生更看中做实验发文章，够毕业要求赶早毕业，好像对听报告做文献汇报这类科研思维培养的积极性不高，而且这也不是上课，不会被老师记迟到扣分，所以认为晚来了也没关系，报告中也有睡觉的。不想强迫大家的兴趣硬来听报告，但是如果要来听，就尽量尊重报告人，也对得起自己这个把小时，不然在休息室睡觉补充体力也行啊。 很多人听报告同时拿着手机拍摄报告的幻灯片，这个也是我来之前就最担心的问题，因为我们这方面的意识相对薄弱。不出所料，这样的尴尬还是发生了。尤其这一次的幻灯片中，很多都有创造性的idea和设计甚至未发表的研究成果，大家有的拍照，有的录像，实在是不知该怎么制止才好，伊丹老师没有说什么，我心里却很不是滋味。当然这一现象绝不仅仅是西安的这次报告，可以说是全国都很普遍的现象，在这借化学空间平台要多说两句，很多国内同胞参加国际会议，也拿个手机拍别人报告时的幻灯片，也因为这样招来外国人的侧目，影响非常不好，把人丢到了国外。国内近几年智能手机普及后，在面对一些通知啊重要信息时我们常用手机拍照做一些备忘很快捷方便，我不反对，但是针对学术报告这些有创造性的劳动成果，就另当别论了，请大家切记不要拍照或视频，严格意义上算是侵犯他人知识产权，尤其是在外国人面前，绝对会让别人看不起我们，本来中国在科研创新上已经被国际诟病，我们若不重视知识产权的重要性，又何来科研创新。要是理解不了我说的这点的重要性，请想想你去看电影开场前给的温馨提示，或者是进入画廊，高雅艺术馆等看看工作人员让不让拍。以后如果我有学生，我一定告诉他们不要拍，宁可听不懂结束了去当面请教报告老师，良好正确的科研习惯也要养成。 在日本这几年，我常常觉得相比起外国留学生，大多数日本孩子太害羞，明显在主动性上输留学生一大截，这也是日本教授们很担心的事情。比如在学术报告中问问题，大多日本孩子都缺乏勇气，沉默寡言，而且英语口语不太好，确实输了好些士气，倒是很多外国留学生都很踊跃发问，其中不乏许多是中国人，好多人清楚的知道自己的目标，会去表现自己，给外国人的感觉是中国人很直接，也勇于争取机会，每次看到这些我对中国的未来还是很乐观有信心的，但现在看来，我也同样担心中国孩子将来的表现力，好比说这次，问问题阶段，沉默的还是大多数，个人觉得有点可惜，学生们在与报告人的互动交流上不是很明显。 最后，我很想说，一场报告的安排其实不容易，学术报告最基本的还是为了交流第一线的新知识和新发现，分享科研经验，尤其是丰富年轻人对科研的认知理解，但愿今后的报告，不枉费安排报告的老师们的一片苦心，大家能积极参与其中，强迫自己问一个问题，哪怕是自我感觉非常蠢得问题，主动问一个也会换来报告教授非常赞许的认可和耐心的解答。 作为过来人，我深知学生的成长不是一天两天，积累很重要，我们自己也不是一下子变得对人生有勇气、目标清晰的人，浮躁和迷茫都曾有过，现在看着后辈评头论足也不合适，希望大家珍惜在校的每一点一滴学习的机会，不要抱着“混”文凭的心态来做研究，否则早晚会被生活“混”的。   本文版权属于 Chem-Station化学空间， 欢迎点击按钮分享，未经许可，谢绝转载！

接上篇 超级大boss伊丹健一郎教授西安行（旅途篇）

在从机场回西安的路上，聊了好多，我和师妹三年没见了，所以一见面有一堆话，不过期间还是没忘自己的任务，给伊丹老师讲解介绍一下西安沿途的景色。在过去几年里，每次回国都能感受到西安市容的变化，现在的西安，真是比前些年干净多了。车开进师大路，我跟老师讲，这就是我生活了二十多年的雁塔老校区，有着许多美好的记忆，小时候觉得这里很大，现在长大了，看这里觉得好小，远不及新校区大气恢宏，不过这也是曾经一时西安的大学扩建的普遍现象，许多学校为了有更大的空间，都搬离市区，新校区一般都放在大学城或者郊外，西安的好几所大学都有两个甚至以上校区，而老校区一般才能看出这个学校的历史，从校园里那些高耸绿树成荫的老树就能判断。

终于从师大正式开始了老师为期三天的西安之行。

西安报告感受

这次作报告的三所学校先后是陕师大，西交大前沿学院还有西北大学，都安排在上午，报告题目是“C-H activation exploring nanocarbon materials and plant biology”

伊丹老师来西安前时间很紧，根本不够他准备三场不同的报告，原本计划讲四十分钟，问答二十分钟，老师预想是碳氢键活化研究、碳纳米材料、化学生物学交叉研究按各三分之一的比例来分布内容。但是我又很了解他从不给人完全重复的东西，每次都会掺杂一些惊喜和不一样，果然应验了我的猜测。老师为了感谢第一天抵达西安后魏老师的热情接待，前一天特意多加了一些碳纳米材料这方面的进展，第二场报告在交大前沿院，因为我告诉他说前沿院也是西安一个很注重学科交叉研究的年轻的研究生院，很像名古屋的ITbM，并且也是我今后几年主要从事研究的地方，他也知道这里对我的重要性，在去交大报告的路上，他说报告内容也很多，估计也得讲一个小时，因为要侧重讲一些ITbM的交叉研究还有我的一些成果，作为招待人的李老师也非常高兴伊丹老师能分享前沿的化学研究成果给大家。到第三场西北大学的报告，前一天他又确认招待人关老师的研究还有学院其他老师侧重的研究，我知道关老师是做金属有机、方法学出身的，他就又多讲了一些碳氢键活化和碳纳米材料。三场报告在框架相同的基础上又有了侧重点，每一场都收获了听报告老师的好评，魏老师和李老师都用very shocked评价了老师的报告内容，而且意料之中，大家已经被老师报告的幻灯片惊艳到了。

这对我来说，也是一次非常好的学习，相比起来四月在交大理学院院级面试时，我们几位面试者被老师痛批的悲惨教训，我也因为用中文讲解太慢不熟练让老师批评指点了不少，尽管后来学校面试时用英文讲解扳回一局。但现在如果有老师看到这个大boss讲报告这么厉害，一定会觉得我那点功力微不足道吧！我做的面试幻灯片被理学院老师们夸奖，这些也完全是受伊丹研究室的影响，但和伊丹老师的水平相比，依然还有很大的努力空间。平日在名古屋看到老师在演讲台上的从容，不可否认老师语言表达的优势，但这些更多是日益积累练习的结果。台上一分钟，台下十年功，他把努力都用在了背后，才让我们看到台上的游刃有余。尤其是当面感受他这种敬业的态度，或许他就是想当着我的面，做一个正确的示范，若被邀请去学术报告，就是要做好准备，得对得起邀请人的诚意还有报告酬劳的价值，为听众带去新的知识和启发，这才是学术报告交流的意义所在，当然像老师这样研究领域比较广的，还能做到结合听报告人的专业和研究兴趣也是非常难得的。

三场报告中，有些问题的回答也很精彩，我觉得值得和大家分享一下：

有青年教师问伊丹老师，作为一个刚开始独立做研究的新人，他有什么好的建议没有。老师告诫大家就是，千万不要学他现在的样子，做太多学科交叉的研究，新人一定要确立一个非常具体和独特的领域来入手，等到建立好了自己的化学强项，再做交叉应用，如果一开始就搞得很广很泛，很有可能走不长久的，这一建议，也纠正了我对未来几年自己科研方向上认知理解中的错误，重新思考定位自己，受益匪浅。

另外有人问老师怎么解决在碳纳米材料合成研究中常碰到的产物溶解度差的问题，感觉报告中讲了好多新型π共轭分子的合成，貌似很轻松就完成了，老师说，这个溶解度差的问题其实对伊丹研究室的多数π共轭分子也是一样的，很多有挑战的分子都不好做，没有特别高深的诀窍，只不过都是很多学生花了很久的时间反复尝试，优化，坚持才实现的。

还有人问老师，伊丹研究室成员之间有没有竞争，因为从报告中看到成员人数很多，好的成果也很多，成员之间有没有学术竞争。老师把这个问题丢给了我，因为我就是身在这个圈子的人，什么样的氛围我最清楚，还好我反应够快，说了我的感受：首先伊丹研的成员每个人的课题都不同，谈不上为争夺课题的竞争，大家也都独立思考，不愿意抄袭模仿别人；老师有总能发掘那些愿意努力挑战自己的人，并把他们集中在一起，而组里很多优秀的学生大多都对自己要求高，心理素质也强，大家都不想输给别人，成员之间肯定有相互较劲的，就我而言，看到这么多优秀的同辈或晚辈是我很好的压力和动力，让我能在良性竞争中不断完善自己，变得更好。

这几场报告中可圈可点的地方真的很多，但真是内容关系没法一一写下他们，只能希望以后再有机会邀请老师去西安，虽不知道等我有资格做邀请人是什么时候的事情，但愿下次给这回没来的同学弥补一下了。

 

在国内听报告的过程中，我个人感受到的一些美中不足，虽然写这些犹豫再三，担心我怎么黑自己人，有损我西安高校的形象，但我相信这绝对不是个例只发生在西安，国内很多学校都会发生，有必要在这里告诉广大在校学生网友们，这也是我未来作为一个大学教育工作者有必要说的：

  • 学生们听报告时间观念太弱，很多人都是报告已经开始了才进来，可能是宣传通知的问题，但更多感觉是现在学生更看中做实验发文章，够毕业要求赶早毕业，好像对听报告做文献汇报这类科研思维培养的积极性不高，而且这也不是上课，不会被老师记迟到扣分，所以认为晚来了也没关系，报告中也有睡觉的。不想强迫大家的兴趣硬来听报告，但是如果要来听，就尽量尊重报告人，也对得起自己这个把小时，不然在休息室睡觉补充体力也行啊。
  • 很多人听报告同时拿着手机拍摄报告的幻灯片，这个也是我来之前就最担心的问题，因为我们这方面的意识相对薄弱。不出所料，这样的尴尬还是发生了。尤其这一次的幻灯片中，很多都有创造性的idea和设计甚至未发表的研究成果，大家有的拍照，有的录像，实在是不知该怎么制止才好，伊丹老师没有说什么，我心里却很不是滋味。当然这一现象绝不仅仅是西安的这次报告，可以说是全国都很普遍的现象，在这借化学空间平台要多说两句，很多国内同胞参加国际会议，也拿个手机拍别人报告时的幻灯片，也因为这样招来外国人的侧目，影响非常不好，把人丢到了国外。国内近几年智能手机普及后，在面对一些通知啊重要信息时我们常用手机拍照做一些备忘很快捷方便，我不反对，但是针对学术报告这些有创造性的劳动成果，就另当别论了，请大家切记不要拍照或视频，严格意义上算是侵犯他人知识产权，尤其是在外国人面前，绝对会让别人看不起我们，本来中国在科研创新上已经被国际诟病，我们若不重视知识产权的重要性，又何来科研创新。要是理解不了我说的这点的重要性，请想想你去看电影开场前给的温馨提示，或者是进入画廊，高雅艺术馆等看看工作人员让不让拍。以后如果我有学生，我一定告诉他们不要拍，宁可听不懂结束了去当面请教报告老师，良好正确的科研习惯也要养成。
  • 在日本这几年，我常常觉得相比起外国留学生，大多数日本孩子太害羞，明显在主动性上输留学生一大截，这也是日本教授们很担心的事情。比如在学术报告中问问题，大多日本孩子都缺乏勇气，沉默寡言，而且英语口语不太好，确实输了好些士气，倒是很多外国留学生都很踊跃发问，其中不乏许多是中国人，好多人清楚的知道自己的目标，会去表现自己，给外国人的感觉是中国人很直接，也勇于争取机会，每次看到这些我对中国的未来还是很乐观有信心的，但现在看来，我也同样担心中国孩子将来的表现力，好比说这次，问问题阶段，沉默的还是大多数，个人觉得有点可惜，学生们在与报告人的互动交流上不是很明显。

最后，我很想说，一场报告的安排其实不容易，学术报告最基本的还是为了交流第一线的新知识和新发现，分享科研经验，尤其是丰富年轻人对科研的认知理解，但愿今后的报告，不枉费安排报告的老师们的一片苦心，大家能积极参与其中，强迫自己问一个问题，哪怕是自我感觉非常蠢得问题，主动问一个也会换来报告教授非常赞许的认可和耐心的解答。

作为过来人，我深知学生的成长不是一天两天，积累很重要，我们自己也不是一下子变得对人生有勇气、目标清晰的人，浮躁和迷茫都曾有过，现在看着后辈评头论足也不合适，希望大家珍惜在校的每一点一滴学习的机会，不要抱着“混”文凭的心态来做研究，否则早晚会被生活“混”的。

 

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村井 真二（Shinji Murai、1938年8月24日 – ）日本的有机化学家，大阪大学名誉教授，奈良先端科学技术大学院大学理事・副校长。原日本化学会会长。

经历

1957 大阪府立住吉高等学校 学士
1966 大阪大学大学院工学研究科 毕业
1966 大阪大学工学部 助手
1973 大阪大学工学部 助教授
1967 美国威斯康星大学 博士研究员（Robert West教授）
1989 大阪大学工学部 教授
1999 大阪大学工学部长・工学研究科长
2002 大阪大学 名誉教授
2005 奈良先端科学技術大学院大学 理事
2009 奈良先端科学技术大学院大学 理事・副学长

日本化学会 会长（2005）、 科学技术振兴机构 JST Innovation Plaza大阪馆长（2005年兼任）。

 

获奖经历

1984 日本化学会 学术赏
1997 日本化学会赏
2004 有机合成化学特別赏
2005 藤原赏
2010 日本学士院赏
2014 瑞宝中綬
2016 朝日赏

 

研究概要

主要研究开发过渡金属催化的有机合成反应

特别突出的研究贡献是，他是世界上第一个开发了实用性的金属催化C-H键活化反应的化学家。
该研究可实现将有机化合物中广泛存在的碳-氢键转化为其他官能团形式的化合物，人们期待通过这样的转化可简化工程路线，减少废弃物，因此，碳氢键活化也被看做是解决环境问题最重要的化学转化之一。

C_Hactivation_1    村井是开发上述的钌催化碳氢键活化反应的化学家[1]。当时世界上主流的观点认为C-H键的氧化加成是最难实现的，不过村井等人证实了还原消除阶段才是反应的决速步骤这一观点，改变了当时世界化学界的认识。可以说，他是之后C-H键活化领域的大力发展的理论奠基人之一。

另外他还致力于一氧化碳（CO)作为碳源的合成反应、催化反应的开发，在世界领域有诸多贡献。

 

名言集

  1. 「研究室（的研究）不顺利是一种常态」

 

相关文献

  1. Murai, S.; Kakiuchi, F.; Sekine, S.; Tanaka, Y.; Kamatani, A.; Sonoda, M.; Chatani, N. Nature 1993, 366,  529. DOI:10.1038/366529a0
  2. Kakiuchi, F.;Murai, S. Acc. Chem. Res 2002, 35, 826. DOI: 10.1021/ar960318p

 

外部链接

 

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