惰性碳氢键（inert C-H bond）的活化是近年来化学领域发展最为迅速的热门方向之一，从简单的有机化合物出发通过惰性化学键活化，可以合成高附加值有机化合物，大大提高合成效率和原子经济性。不过，惰性C-H键的键能比较大，不易断裂，活化这种C-H键往往要面对巨大的挑战。
纽约城市大学的化学家Mahesh K. Lakshman领导的团队找到一种利用钌（Ru）来活化C-H键的方法，断裂惰性C-H键并随后生成C-N键，得到一系列新的分子。该研究作为封面文章发表于《ACS Catalysis》。（Ruthenium-Catalyzed C-H Bond Activation Approach to Azolyl Aminals and Hemiaminal Ethers, Mechanistic Evaluations, and Isomer Interconversion. ACS Catal., DOI: 10.1021/acscatal.5b02603）
研究人员以苯并三唑或5,6-二甲基苯并三唑为底物，在钌催化剂的作用下，与N-甲基吡咯烷酮（NMP）、四氢呋喃（THF）、四氢吡喃（THP）、乙醚、1,4-二氧六环或异色满（isochroman）发生C(sp3)-N成键反应，得到N1和N2烷基化产物。与其他涉及自由基的形成半胺醛醚（hemiaminal ether）的反应相比，这种由钌催化的过程即使在自由基抑制剂的存在下也不会受到抑制。可能的反应机理图示如下。
研究人员也用苯并咪唑、咪唑、1,2,4-三唑或1,2,3-三唑与THF的反应验证了这一催化体系，均得到期望的产物。而且，研究人员们还意外发现这些半胺醛醚产物会发生异构化，即使在低温条件下储存，N2异构体也会发生重排生成N1异构体。
这些新分子的结构类似于抗病毒药物双脱氧核苷酸（dideoxynucleosides），Lakshman说，“因此，这项研究能够提供一种更直接的方法来合成新药。”
1. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b02603
2. https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160314140811.htm