近日，西北工业大学孔杰课题组与东华理工大学杨国平课题组在期刊Chin Chem Lett上合作发表了题为“Recent advances in directing group assisted transition metal catalyzed para-selective C-H functionalization”（Doi: 10.1016/j.cclet.2024.110543）的综述论文，西北工业大学本科生李伟斌为论文第一作者。文章总结了近年来在过渡金属催化作用下，利用导向基团、模板工程和催化剂/配体设计等方法控制碳氢对位选择性官能化的研究进展。
C-H键是有机化学中的基本结构单元，在有机分子中广泛存在。C-H键直接官能化为有机合成方法学提供了不依赖预官能化偶联体的途径，能够显著提高原子经济性和合成效率。远端C-H功能化拓展了高附加值化学品的合成路径，特别是对药物和农药合成具有重要意义。然而，C-H键的较高键能和其低反应性使其活化困难，产物的位点选择性同样难以控制（对位尤甚），无法满足高效精准合成的需要。利用导向基团（DG）的电子和位阻效应以及非共价相互作用准确活化芳环特定位点的C-H键，是实现对位选择性官能化的有效途径。本文研究了各类过渡金属催化的对位选择性C-H功能化的反应策略，重点涉及导向基团和具有类似功能的辅助体与过渡金属相互作用控制选择性的作用机理。
芳烃的选择性C-H直接功能化是有机合成研究的重要分支之一。在芳环上引入DG（Directing Group）是增加区域选择性的有效方法。通过设计与非功能化底物共价连接的DG或模板，DG或模板与供体原子弱配位，作为中间体将过渡金属引入到预期的活化位点。模板工程可以克服对底物或催化剂的依赖。通过适当调整过渡金属、配位原子、模板体积和原子间相互作用的促进作用，以协同的方式实现所需官能化的高度区域选择性。在官能化过程中，易于去除和重复使用的DG能够额外提供经济优势，并为各种药物分子和天然产物的合成提供了直接的途径。通过研究反应机理，探索过渡金属催化剂与过渡态C-H键之间的相互作用对进一步拓展反应兼容性和底物范围提供了理论基础和新的研究方向。
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