在射箭竞赛中，运动员定睛凝思，战胜各种困难，拉弓放箭，一箭射中靶心。在有机组成研讨范畴，数以万计的科学家天天静心研讨，为的便是能精确地对各种化学键进行堵截和重组。日前，中国科学院福建物质结构研讨所结构化学国家重点实验室李纲研讨组，完成了首例羧基导向的长途C(sp2)-H键的挑选性活化。
堵截C-H键，构建新的化合物
碳氢键（C-H键）作为有机物最基本的结构单元，广泛存在于各种有机化合物中。因而，经过直接堵截并官能团化C-H键，在构建新的化合物的一起，进步了反响的原子经济性和进程经济性，是一条极具吸引力的组成战略。
但是，在咱们为C-H键直接官能团化带来的“快捷”而翘首以盼的一起，C-H键活化存在两个很严峻的问题亟需咱们去处理：榜首，挑选性问题：如安在活化进程中对不同的C-H键进行辨认和区别；第二，反响活性问题：许多C-H键键能高、活性低，怎么运用催化剂进步C-H键的活性，使其能在温文条件下开裂、转化。
这两个难点约束了C-H活化的开展，一起也被称为有机化学中的“圣杯”，许多化学家为此尽力、竞赛，咱们都想获得一把“稳、准、狠”的弓箭，成为化学界的“成吉思汗”，弯弓射雕。
跟着过渡金属化学的迅猛开展，过渡金属催化在C-H活化范畴的应用研讨在近十年来获得了令人瞩目的成果。碳氢活化反响中除了催化剂至关重要，为了进步挑选性和活性，导向基也一般是不可或缺的。金属经过与导向基上的配位原子配位，对相配体原子附近的C-H键进行活化。
应战：精准挑选性活化其间一个C-H键
现在，关于导向基附近的C-H键（比方一般是3-4个键长的间隔）活化方面的研讨工作现已十分成熟了，但对配位原子较远的C-H键（如：间隔配位原子10个键以上的C-H键）进行活化仍是一个较为困难的工作，现在尽管现已有一些报导，不过比较附近的C-H键活化仍是十分稀疏。
首要，底物中或许存在离配位原子更近的碳氢键，这种近端的C-H键由于间隔金属催化剂比较近一般更简单被活化；其次，方针C-H键处于间隔配位原子较远的方位，导致构成一个或许需求的环金属络合物中间体十分困难，这也是熵晦气的进程；终究，远端的芳环上或许会存在几个活性相似的C-H键，精准地挑选性活化其间一个C-H键是这类反响最大的应战（图1）。
这就比方射箭选手，当方针钯点很近的时分，咱们都能射中。但当钯点方位变远了，各种不确定要素，如风向、风速等影响变大时，只要少量具有高明技能的运动员才干射中。怎么高挑选性地完成某一个指定长途碳氢键的精准活化，是一个有着重大意义和应战性的问题。
图1 长途碳氢活化的难点
首例羧基长途挑选导向C-H键活化
羧基是碳氢键活化范畴很重要、并得到广泛应用的导向基团。金属与羧基根据k1配位形式的配位促进的碳氢键活化反响已被广泛报导。但是，适用于几许形状诱导长途芳环C-H键活化的k2配位形式仍然未被开发（图2）。从图2中“k1-coordination”能够发现，羧基的邻位、间位、对位乃至是更远的——过“linker”衔接的苯环，一共有六个不同方位的C-H键，但由于羧基与金属的k1配位形式，使金属只能活化羧基邻位上的C-H键。
为到达羧基长途导向C-H键活化，李纲课题组经过对反响模板的规划和反响条件的优化，特别是找到适宜的氨基酸配体，防止增加一些以往羧基导向的碳氢活化反响一般需求的无机盐，使羧基与金属另一种k2配位形式在反响中处于主导，终究完成羧基导向的长途挑选性的苯丙酸衍生物等的间位碳氢键的活化反响。这是首例羧基长途挑选导向。
经过一些操控反响等开始机理研讨，k2配位形式被以为或许是促进观测到共同挑选性的直接原因。这相似于摘苹果，咱们咱们能够垂手可得地摘到咱们手边树枝上的苹果，而高处的苹果或许遭到阳光的照耀的时刻更长，更甜，为了吃到更可口的苹果，咱们得想办法把手伸长，乃至跳起往来不断摘。此办法反响的收率和挑选性都比较抱负。
苯丙酸类化合物是许多药物的要害骨架，比方医治肌肉痉挛的药物巴氯芬。该反响不只具有十分广的底物适用范围，还能运用廉价的芳基碘试剂完成苯丙酸间位碳氢键的芳基化反响；而以往的用其他类型的配位基团促进的直接长途导向的办法，需求用到贵重的硼芳基化试剂。
图2 羧基促进的长途芳香环的位点挑选性碳氢活化
相关研讨结果宣布在《德国应用化学》杂志（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, doi：10.1002/anie.201910691）。
该研讨结果不只为长途碳氢活化供给了新战略，并且提出了羧基在碳氢活化中或许存在的新式配位形式；打破了人们对羧基一般只能促进附近碳氢活化的知道，为人们深化了解配体的配位形式在改动合作物反响性和新式碳氢活化反响规划方面供给了新思路。
来历：中国科学院福建物质结构研讨所
