ACS Catal综述：芳烃/杂芳烃直接C-H键烷基化

纳米技术

2021-03-01

烷基化反应作为一种重要的有机转化反应过程，对发展先进的芳烃、杂芳烃的烷基化反应非常重要，尤其是对于惰性烷基卤化物进行直接C-H键烷基化而言，是一种直接和吸引人的、步骤简单、化学选择性的方法。目前在使用一级、二级、三级烷基卤化物进行甲基化、氟烷基化反应方法学中，得到了显著进展。有鉴于此，印度国家化学实验室Benudhar Punji等报道了近期过渡金属催化在多种芳烃、杂芳烃进行C-H键烷基化反应的相关进展，作者通过烷基化反应相关底物分类，从两个主要方面：分别为芳烃的烷基化、杂芳烃的烷基化。

本文要点：

（1）

芳烃的烷基化。吡啶芳烃、偶氮芳烃、亚胺/恶唑啉取代芳烃、胺/苯胺、苯酚衍生物、羧酸衍生物、氨基酸等不含杂原子底物的烷基化反应。

杂芳烃的烷基化。唑、吲哚、噻吩、吡啶等杂芳烃的烷基化反应。

（2）

总结。在过去一些年间，过渡金属催化C-H间活化有效的应用于烷基化反应，尤其在于对惰性烷基卤化物直接C-H键烷基化反应具有较高的吸引力，该方法和无法控制的F-C亲电烷基化反应相比，具有区域选择性、化学选择性。在大量方法学中，实现了惰性一级烷基卤化物、具有挑战性的二级/三级烷基卤化物和芳烃之间实现了较高的区域选择性合成。此外，在药物分子相关甲基化、氟烷基化反应中同样得到比较重要的发展。通过安装单齿/双齿导向基能够在芳烃进行区域选择性活化，其中在酸性环境中通过Ru、Pd催化能够实现邻位/间位烷基化。通过详细机理研究，结果显示烷基卤化物种类对芳烃的烷基化过程中能够控制区域选择性。和以往的金属催化方法学相比有所区别，在高丰度价格低廉3d过渡金属催化，比如Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等实现了较高的进展。在此类C-H键烷基化反应方法学中，主要通过SET单电子转移过程进行催化，从而在反应活性、选择性上和现有方法学实现了互补。在Ni、Fe催化烷基化反应中，烷基化种类、官能团兼容性都受到限制，因为反应需要较高温度。对于氨基酸、有机胺的烷基化反应而言，通常需要贵金属，因此发展其他3d金属催化剂变得非常重要。由于手性催化的重要性，在对映选择性C-H键烷基化反应方法学有广泛的发展空间。

参考文献

Shidheshwar B. Ankade, Anand B. Shabade, Vineeta Soni, and Benudhar Punji*, Unactivated Alkyl Halides in Transition-Metal-Catalyzed C–H Bond Alkylation, ACS Catal. 2021, 11, 3268–3292

DOI: 10.1021/acscatal.0c05580

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05580