【有机】四川大学游劲松和杨宇东团队：基于钯催化异环C−H官能化反应实现堆积芳烃的远程编辑

芳烃堆积体在催化科学、有机功能材料和超分子科学领域中有着广泛应用。发展远程编辑堆积芳烃的异环C−H官能化反应可为实现复杂分子的多样化修饰提供一种简洁、高效的合成手段。然而，与常见的导向同环邻位C−H键活化反应形成的环金属中间体相比，导向的异环C−H键活化反应（远程C−H键活化反应）要求形成一个大环有机金属中间体，通常在动力学和热力学上是不利的（大环VS五/六元环）。因此，实现堆积芳烃的跨环C−H官能化反应是一项具有较大挑战的工作。

近日，四川大学游劲松教授和杨宇东副教授团队受桥梁建筑工程的启发，以简单易得的氨基酸配体作为两个芳环之间的临时桥梁，将金属中心选择性锚定在远端异环的碳氢键，从而实现了堆积芳烃的跨环C−H键官能化反应。该工作以堆积芳烃和烯烃类化合物为模型底物进行反应研究。结果表明，瞬态导向基的种类对反应选择性有重要影响。其中，具有较大位阻基团的α-氨基酸能够很好地实现异环C−H选择性官能化。作者基于中间体分离、氘代实验及DFT计算等，提出了烯烃配位促进钯迁移的反应机理。在瞬态导向基团的鳌合辅助作用下，C−H键金属化首先发生在同环导向基团的邻位。随后，烯烃底物对钯催化金属中心的配位促进了环间钯迁移过程，实现了异环C−H的选择性活化，进而再经迁移插入和β-氢消除实现了远程C−H烯基化反应。

（图片来源：Angew. Chem.）

在最优条件下，作者对烯烃底物以及堆积芳烃的适用范围进行了考察。结果表明，多类取代烯烃都可以中等到优秀的产率在该标准条件下工作，实现堆积芳烃的远程C−H烯基化及烯丙基化反应。官能团如酯基、羟基、酰胺基和醛基等都能很好地兼容。

（图片来源：Angew. Chem.）

对堆积芳烃的反应普适性研究证明，二茂铁及二茂钌等茂金属类化合物普遍具有良好的反应性能。此外，以吩噻嗪、氧杂蒽、吲哚并咔唑、萘、苊、咔唑以及降冰片烯等其它骨架连接的堆积芳烃结构均能较好地工作。

（图片来源：Angew. Chem.）

综上所述，四川大学化学学院的游劲松教授与杨宇东副教授团队发展了一种瞬态导向的钯催化堆积芳烃的异环C−H烯基化及烯丙基化反应，为堆积芳烃的远程修饰提供了新的方法。该工作中揭示的烯烃促进环间钯迁移实现异环C−H活化的反应机制可能为发展新的远程C−H官能化反应提供启示。

论文信息

Remote Editing of Stacked Aromatic Assemblies for Heteroannular C−H Functionalization by a Palladium Switch between Aromatic Rings

Zhiqian Yu, Qianhui Liu, Qian Li, Zhenmei Huang, Yudong Yang, Jingsong You

文章的第一作者是四川大学化学学院博士研究生虞志乾，杨宇东副教授和游劲松教授为共同通讯作者。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202212079

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