活化最不活泼C-H键的催化剂


Title: Diverse functionalization of strong alkyl C–H bonds by undirected borylation

Author: Raphael Oeschger, Bo Su, Isaac Yu, Christian Ehinger, ProfileErik Romero, Sam He, John Hartwig

Journal: Science , 2020, 368 , 736 (DOI: 10.1126/science.aba6146 )


众所周知,绝大多数的C-H活化催化剂通常作用于分子中最活泼的C-H键。官能团化活性较低的C-H键一直是有机化学的长期目标之一。已知的活化不活泼C-H的方法需要引入引导基,不使用引导基的不活泼C-H键,特别是伯碳上的C-H键,定向活化非常具有挑战性。

伯碳上C-H键的键能比仲碳,叔碳的C-H键要高,比杂原子或者芳环alpha位的C-H 键能要高的多。因此,伯碳C-H键再化学反应中活性最低。

来自加州伯克利的化学家设计了一种铱催化剂,可以高选择性的将分子中反应性最低的C–H键硼化。 该催化剂的反应速率比类似催化剂高出近两个数量级,这使得该团队首次仅使用了一个当量级的B2Pin2在不含甲基C-H键的惰性溶剂中进行完成对多种不活泼C-H键的活化硼化(图一)。

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**图1: ** 伯碳C–H键和环状化合物中仲碳C–H键的硼烷基化。


该催化体系成功的应用于脱氢松香酸叔丁酯的选择性硼酸酯化和衍生化 。 虽然脱氢松香酸叔丁酯含有多种不同的C-H键,但是该催化剂仅活化芳环beta位的C-H。

脱氢松香酸叔丁酯的硼酸酯化和衍生化

图2: 脱氢松香酸叔丁酯的硼酸酯化和衍生化


虽然这种选择性活化最不活泼C-H键的机理尚不明确,产率尚不食特别好。这个工作开启了一个新的领域,对于启发人们设计更多高效的催化体系定向活化不活泼C-H键有着重要的意义