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    我国学者在无金属导向碳氢活化领域取得突破

    日期 2019-10-29   来源:化学科学部   作者:康强 付雪峰 陈拥军  【 】   【打印】   【关闭

    图. 无金属导向碳氢活化策略

      在国家自然科学基金项目(批准号:21672097)的资助下,南京大学史壮志研究团队在碳氢活化领域取得重要进展,该团队发现了一类无金属体系能模仿金属催化实现导向碳氢活化(如图)。研究成果以“Metal-free Directed sp2-C-H Borylation”(无金属导向碳氢硼化)为题,2019年9月30日在线发表在Nature(《自然》)上。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1640-2。

      化学键的高效切断和构建是合成化学的核心研究内容。碳氢键作为有机分子中最基本、最普遍的化学键,通过切断碳氢键构建碳碳和碳杂键是最简洁、高效的合成方式之一。由于一个复杂的有机分子中通常包含不同类型的碳氢键,并且碳氢键的键能较大,如何实现精准的碳氢活化是该领域的研究难点。目前主要策略是利用过渡金属催化剂与分子中导向基配位来实现。成本较高、体系复杂、重金属残留问题已成为限制该领域发展的瓶颈。硼作为一种非金属元素,具有Lewis酸性,可与具有Lewis碱性的导向基配位,进一步和苯环发生亲核硼化来构建碳硼键,实现一类无金属参与的精准碳氢硼化反应。在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)Houk教授协助下,结合理论计算和实验辅助,发现了三溴化硼既是反应原料又是催化剂的双重角色。吲哚结构广泛存在于天然产物、生物活性分子及药物分子中,其官能团化反应主要发生在活性较高的C2,C3位,如何实现吲哚苯环区域C4-7位的精准碳氢官能团化是一个极具挑战的课题。该无金属策略具有普适性,不但可以实现吲哚苯环区域C4和C7号位精准硼化,还可以适用于其它芳杂环邻位的碳氢键官能团化。该发现为碳硼键的构建、天然产物及药物分子的合成提供了新的手段,同时避免了药物合成中重金属残留等问题。




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