中國科學技術大學化學與材料科學學院黃漢民教授團隊在惰性雙C-H鍵活化領域取得新進展。研究團隊通過自由基-過渡金屬接力活化C-H鍵的策略，利用CO對烷基鈀的選擇性插入對烯丙基自由基進行分選，實現了位點選擇性的雙C-H鍵活化，并在此基礎上建立了烯烴與亞胺的羰化-環加成反應，為烯基取代的β-內酰胺的合成提供了全新的路徑。相關成果以“Site-Selective Carbonylative Cyclization with Two Allylic C?H Bonds Enabled by Radical Differentiation”為題發表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc）。

圖.烯烴選擇性雙C(sp³)-H鍵活化

惰性C-H鍵的活化及其定向轉化是有機合成化學和催化化學的重要研究領域，被譽為有機合成化學研究的圣杯。在過去幾十年間，科學家們通過建立多種活化策略、發展高效催化體系，在活化單根C-H鍵的研究中取得了重要進展。然而，同時實現多根C-H鍵的選擇性活化及其定向轉化卻極具挑戰性，目前仍鮮有報道。圍繞上述挑戰，該團隊利用他們早期發展的自由基-金屬接力活化C-H鍵的策略（J. Am. Chem. Soc.2012,134, 9902），結合烯酮活性中間體的生成過程，在2023年實現了甲苯等烷基芳烴的雙C(sp³)-H鍵活化（J. Am. Chem. Soc.2023,145, 4982）。

烯烴作為廉價的大宗化工產品，廣泛應用于化學、醫藥、高分子合成等領域。考慮到烯烴中通常含有多根C(sp³)-H鍵，選擇性實現其中某兩根C-H鍵的活化顯得極為困難。針對這一挑戰，該研究團隊巧妙地利用CO插入烯丙基金屬物種這一基元步驟對空間位阻的敏感性，通過羰基化過程實現了多種烯丙基自由基的有效識別與分選。同時，利用CO插入形成的酰基金屬物種具有顯著增強的α-C-H酸性這一特點，該團隊成功實現了高位點選擇性的雙烯丙位C(sp³)-H鍵活化，建立了烯烴與亞胺的羰化-環加成反應，實現烯基取代的β-內酰胺骨架的構建。上述研究不僅為惰性雙C-H鍵活化提供了全新的策略，同時也為廣泛存在的β-內酰胺類藥物分子的合成開辟了新路徑。例如，利用簡單烯烴作為原料，經3步便能合成抗腫瘤試劑，充分體現了該反應的實用價值。

中國科學技術大學丁永正（特任副研究員）為該論文第一作者，黃漢民教授為該論文的通訊作者。本工作得到了科技部重點研發計劃催化專項，國家自然科學基金委杰出青年基金和中國科學院戰略性先導等項目支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05360

（化學院、科研部）