【有机】高价碘介导的选择性C-H键官能化- 大数跨境

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2022-05-24

导读：中国科学院上海有机化学研究所的赵延川研究员团队发展了一类基于3,5-二甲基-4-异噁唑基 (DMIX) 的高价碘试剂。

芳香烃的直接官能化在生物医药、农业、精细化工领域都有着重要应用。向分子的特定位点引入易于转化的基团是结构修饰的重要策略，可以便捷地实现分子官能团化并增加结构多样性。碳氢 (C-H) 键在有机分子中广泛存在，因而碳氢键的快速转化方法得到了越来越广泛关注。然而由于C-H键较为惰性，其活化转化过程常需要过渡金属参与，在无过渡金属存在的条件下实现高选择性C-H键转化仍然是合成领域中的一项重要挑战。

中国科学院上海有机化学研究所的赵延川研究员团队发展了一类基于3,5-二甲基-4-异噁唑基 (DMIX) 的高价碘试剂。这类试剂易于制备储存，可以通过高位置选择性的C-H官能化反应将芳香化合物快速转化为双芳基碘鎓盐。研究发现DMIX基团具有“不转移”特性，因而可以确保C-C、C-N、C-S及C-O等偶联反应中芳基迁移的选择性。这种两步的合成策略为芳香化合物C-H键选择性修饰提供了一种广泛适用的方法。

作者从带有DMIX基团的三价碘试剂出发，在室温条件下通过碳氢键官能化以良好至优秀的产率快速制得结构多样的双芳基碘鎓盐。反应能够兼容溴、氰基、酯基、醛基、羧酸和硼酯等活性官能团。醚菊酯、吉非罗齐和美他沙酮等药物分子也能顺利参与反应，说明该反应策略在药物分子后修饰方面具有广阔的应用前景。与其他碳氢C-H键官能化反应相比，新报道方法的独特之处是同时适用于富电子和缺电子芳烃的修饰。

上海有机化学研究所的薛小松团队对DMIX高碘盐在无金属偶联反应中芳基迁移的选择性进行了计算模拟。研究表明，DMIX基团比通常认为不能发生迁移的三甲氧基苯基 (TMP) 更难迁移，因而可以保证后续的偶联反应具有优越的化学选择性。作者以醚菊酯作为示例，通过将带有DMIX基团的碘鎓盐与胺、醇、酚、酸、亚磺酸盐、硫氰酸盐和丙二酸酯等亲核试剂反应，成功在分子中引入各类不同的官能团，实现了醚菊酯的快速多样化修饰。

由于这种C-H键官能化反应能够与芳基卤化物兼容，用含溴芳香化合物制备的双芳基高碘盐具有两种能够进行后续转化的基团。通过组合双官能化，就可以迅速增加分子的结构多样性。以4-溴苯基-苯基醚为例，利用高碘盐试剂一锅法就可以实现分子的C-H键官能化，得到C-O、C-S和C-N偶联产物而不破坏C-Br键。结合过渡金属催化对C-Br键进行转化，就可以迅速得到多种不同取代的分子。

综上所述，这项研究为有机分子结构多样化提供了一种新的便捷手段，展示了高价碘化学在介导C-H键官能化反应中的广阔前景。

上述研究近日在线发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。该项目得到了国家自然科学基金委、上海有机化学研究所、中科院有机氟化学重点实验室、上海市科学技术委员会及先正达博士研究金的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Metal-Free C-H Functionalization via Diaryliodonium Salts with a Chemically Robust Dummy Ligand

Yixuan Chen, Yuefei Gu, Huan Meng, Qianzhen Shao, Zhenchuang Xu, Wenjing Bao, Yucheng Gu, Xiao-Song Xue*, Yanchuan Zhao*

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202201240

赵延川研究员简介

2003年月本科毕业于吉林大学化学系；2012年5月获中科院上海有机化学研究所理学博士学位，师从胡金波研究员；之后在美国麻省理工学院化学系Timothy M. Swager课题组从事博士后研究，研究领域为新型化学传感方法及功能性有机多孔材料。2017年任中国科学院上海有机化学课题组长，博士生导师。独立工作以来已在Chem. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Cell Rep. Phys. Sci., Anal. Chem., Macromolecules等知名期刊发表文章。

https://www.x-mol.com/university/faculty/65906

赵延川研究员课题组简介

中国科学院上海有机化学研究所赵延川课题组（http://zhaolab.renjucs.com/）隶属于中国科学院有机氟化学重点实验室，主要研究方向为有机氟化学，原位分析检测技术，仿生超分子，大分子自组装及多孔材料。课题组内有UPLC-MS、GPC、高压制备色谱、比表面积分析仪等一流科研设备，科研条件完备。近期课题组计划招聘有机合成，超分子化学，功能性有机聚合物及多孔材料等方向的博士后1-2名，研究助理1-2名，欢迎有志于从事相关研究的优秀人才加入。

薛小松研究员简介

薛小松，研究员、博士生导师。2013年博士毕业于南开大学，师从程津培院士，荣获优秀博士毕业生并留校任教。2018年入选“南开大学百名青年学术带头人”计划。2017年9月-2020年8月，加州大学洛杉矶分校（UCLA）访问学者，合作导师Ken Houk院士。2021年加入中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室，任研究员、课题组长，并于同年获得国家自然科学基金优秀青年基金支持。

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