选择性碳氢键转化是有机化学中一个重要的研究领域，在特定位置对碳氢键进行官能化，合成具有特定结构和功能的化合物。过渡金属催化的碳氢键活化有两种策略：①导向基团与金属中心通过共价键连接，反应位点靠近金属中心；②通过非共价键与金属连接，实现选择性碳氢键转化，甚至是远程的碳氢键。然而对于相邻的二取代和多取代的苯衍生物选择性碳氢键转化却鲜有有效方法。由于取代基的位阻和电性的影响，使各个碳氢键的性质差别变小，导致选择性碳氢键反应变得极为困难。
近几年来，含各种配体的金属催化剂，通过非共价键的模式实现远程碳氢键活化的研究领域有了显著的发展。在这些基础上，大连理工大学林禄清教授团队发展了一种新型的螺环联吡啶配体，与铱原位生成催化剂，通过位阻和弱引力相互作用，成功实现了吲哚啉，四氢喹啉，四氢异喹啉等胺类物质的远端选择性碳氢键硼化反应。
在最优条件下，作者对各种取代的生物碱类物质进行了底物考察。结果表明，含有不同取代基的吲哚啉可高选择性在C4位置发生碳氢键硼化反应，反应对于四氢喹啉，四氢异喹啉，其他的含氮杂环都能得到比较好的结果。
作者在条件筛选时发现，在4,5-二氮杂芴引入联萘骨架非常重要，同时在联萘上引入作为“边臂墙”的取代基是提高位置选择性的关键所在。作者推测，联萘骨架本身的位阻效应，与底物存在着非共价键的弱作用力，共同实现选择性的碳氢键活化反应。作者通过控制实验和理论计算，揭示了反应的位置选择性的起源。理论计算表明配体和底物之间存在的C-H…O和C-H…F等弱作用力也对吲哚啉C4位和四氢喹啉的C7的位置选择性具有重要的作用。
在这项研究中，林禄清教授团队设计与合成了新型的螺环联吡啶配体，丰富了含氮配体的类型，在生物碱类物质的位置选择性碳氢键活化反应得到了首次应用。该反应为生物碱类物质的选择性修饰提供了简便的方法。
论文信息
Spirobipyridine Ligand Enabled Iridium-Catalyzed Site-Selective C−H Activation via Non-Covalent Interactions
Kun Dong, Tianbao Wu, Prof. Dr. Minyan Wang, Prof. Dr. Luqing Lin
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202411158
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