C-H键活化被称为有机化学中的圣杯,备受有机化学家的关注。近年来,过渡金属催化的C-H键活化取得了诸多进展,但在医药以及工农业生产中,要除去最终产品中少量或者微量的催化剂金属并不是一件容易的事情。因此,无金属催化的C-H键活化便应运而生。
最近,加拿大拉瓦尔大学的Frédéric-Georges Fontaine教授课题组在《Science》上刊文,报道了他们在无金属催化的C-H键活化领域的突破性进展。他们采用一种全新的Lewis酸碱对(Frustrated Lewis Pairs, FLPs)催化剂,可以实现呋喃、吡咯、富电子噻唑等芳香体系的C-H键活化/硼基化。
如图所示,化学家们采用了(1-TMP-2-BH2-C6H4)2,即通过苯环临位连接的Lewis酸碱对(Lewis碱:2,2,6,6-四甲基哌啶;Lewis酸,BH2)通过一种全新的催化模式实现了芳香体系的C-H键活化,在较温和的条件下可以实现呋喃、吡咯、富电子噻唑等芳香体系的C-H键活化/硼基化,主要得到2-位硼基化的产物,十几个底物都取得了良好的收率。
化学家们还通过同位素实验和计算化学的手段研究了反应的机理,首先Lewis酸碱对和底物结合,经由亲电硼化的过程,释放一分子氢气,最后和HBpin反应生成C-H键活化/硼基化产物,催化剂再生进入下一个循环,产物则是重要的合成中间体,可以发生很多交叉偶联反应。
这种Lewis酸碱对催化的芳香体系C-H键活化/硼基化,反应条件温和,产率良好,选择性和过渡金属催化互为补充,后处理简便,无疑给C-H键活化领域带来了一次新的飞跃!
1. http://www.sciencemag.org/content/349/6247/513
2. http://www.sciencemag.org/content/349/6247/473.summary
(作者:普天同庆)
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