C(sp3)—H键对映选择性自由基反应的最新进展

doi:10.6023/cjoc202406042

摘要/Abstract

碳氢键活化被认为是合成有机化学中最具吸引力的技术之一, 因为它有可能缩短合成路线, 并与传统合成策略相互补. 近年来, 受益于基础知识的显著增长, C(sp³)—H键不对称自由基反应的新想法不断涌现, 随之而来的是大量新的催化方法. 综述了自2020年以来报道的C(sp³)—H键对映选择性自由基反应, 讨论了通过各种途径(如能量转移、单电子转移、氢原子转移等)直接或者间接断裂C—H键形成碳自由基中间体, 随后构建手性C—C、C—N和C—O键的方法.

关键词: 碳氢键, 自由基反应, 对映选择性

The activation of carbon-hydrogen bonds is considered one of the most attractive techniques in synthetic organic chemistry due to its potential to shorten synthetic routes and complement traditional synthetic strategies. In recent years, owing to the significant growth in foundational knowledge and advancements in various technologies, new ideas about asymmetric radical reactions have continuously emerged, leading to numerous novel catalytic methods. The enantioselective radical reactions involving C(sp³)—H bonds published since 2020 are reviewed. The methods of directly or indirectly breaking C—H bonds through various pathways, such as energy transfer, single-electron transfer, and hydrogen atom transfer, to form carbon radicals and subsequently construct chiral C—C, C—N, and C—O bonds, are discussed.

Key words: C—H bond, radical reaction, enantioselectivity

引用此文

令天鹏, 秦海涛, 刘峰. C(sp³)—H键对映选择性自由基反应的最新进展[J]. 有机化学, 2025, 45(2): 498-515.

Tianpeng Ling, Haitao Qin, Feng Liu. Recent Advances in Enantioselective Radical Reactions of C(sp³)—H Bond[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2025, 45(2): 498-515.

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图/表 35

图式1. 吡咯烷衍生物对映选择性合成

Scheme 1. Enantioselective synthesis of pyrrolidine derivatives

图式2. C(sp3)—H键的自由基三氟甲基化反应

Scheme 2. Radical trifluoromethylation of C(sp3)—H bonds

图式3. 电化学自由基烯丙基化反应

Scheme 3. Electrochemical radical allylation

图式4. 不对称β-氨基醇的合成

Scheme 4. Asymmetric synthesis of β-amino alcohols

图式5. α-氨基C(sp3)—H不对称酰化反应

Scheme 5. Asymmetric acylation of α-amino C(sp3)—H bonds

图式6. C(sp3)—H不对称酰化反应

Scheme 6. Asymmetric acylation of C(sp3)—H bonds

图式7. 苄基C(sp3)—H键的不对称氨甲酰化反应

Scheme 7. Asymmetric carbamoylation of benzylic C(sp3)—H bonds

图式8. 镍/光氧化还原双重催化的不对称反应机理

Scheme 8. Asymmetric reaction mechanism of dual nickel/ photoredox catalysis

图式9. 酰胺的C(sp3)—H芳基化反应

Scheme 9. C(sp3)—H arylation of amides

图式10. 氧杂环的α-C(sp3)—H键不对称芳基化

Scheme 10. Enantioselective α-C(sp3)—H arylation of oxacycles

图式11. 通过亚磺酰基Smiles重排的不对称、远程C(sp3)—H芳基化反应

Scheme 11. Asymmetric, remote C(sp3)—H arylation via sulfinyl-Smiles rearrangement

图式12. 苄基C—H对映选择性烯基化反应

Scheme 12. Enantioselective benzylic C—H alkenylation

图式13. C(sp3)—H不对称炔基化

Scheme 13. Asymmetric C(sp3)—H alkynylation

图式14. 一级磺酰胺的远程C(sp3)—H炔基化

Scheme 14. Remote C(sp3)—H alkynylation of primary sulfonamides

图式15. 环胺的α-C(sp3)—H的不对称炔基化反应

Scheme 15. Asymmetric α-C(sp3)—H alkynylation of cyclic amines

图式16. 电光催化苄基C(sp3)—H键的对映选择性氰基化

Scheme 16. Electrophotocatalytic enantioselective cyanation of benzylic C—H bonds

图式17. 苄位C—H键的对映选择性氰化

Scheme 17. Enantioselective cyanation of benzylic C—H bonds

图式18. 反应机理

Scheme 18. Reaction mechanism

图式19. 炔丙基C—H键的对映选择性氰化

Scheme 19. Enantioselective cyanation of propargylic C—H bonds

图式20. 远程C(sp3)—H对映选择性氰化反应

Scheme 20. Enantioselective remote C(sp3)—H cyanation

图式21. 酶催化的C—H键胺化反应

Scheme 21. Enzymatic C—H amination

图式22. 对映选择性自由基C—H胺化反应用于合成β-氨基醇

Scheme 22. Enantioselective radical C—H amination for the synthesis of β-amino alcohols

图式23. 分子间对映选择性苄基C(sp3)—H的氨基化

Scheme 23. Intermolecular enantioselective benzylic C(sp3)—H amination

图式24. 苄位C(sp3)—H键胺化的催化循环

Scheme 24. Ctatlytic cycle for the benzylic C(sp3)—H amination reaction

图式25. 外消旋酮的叔β-C(sp3)—H键的对映汇聚式胺化反应

Scheme 25. Enantioconvergent tertiary β-C(sp3)—H amination of racemic ketones

图式26. 对映体纯的吡咯烷不对称合成

Scheme 26. Asymmetric synthesis of enantiopure pyrrolidines

图式27. 1,3-氮迁移合成手性α-氨基酸

Scheme 27. Stereocontrolled 1,3-nitrogen migration to access chiral α-amino acids

图式28. 二噁唑酮的区域和对映选择性δ-C—H酰胺化

Scheme 28. Regio- and enantioselective δ-C—H amidation of dioxazolones

图式29. 酶催化的不对称胺化反应

Scheme 29. Enzyme-catalyzed asymmetric amination reactions

图式30. 锰催化的吲哚啉的苄基碳氢键的叠氮化反应

Scheme 30. Mn-catalyzed benzylic C—H azidation of indolines

图式31. 非生物自由基接力C(sp3)—H键叠氮化

Scheme 31. Abiological radical-relay C(sp3)—H azidation

图式32. P450酶的HAT/Oxygen Rebound机制

Scheme 32. Mechanism of cytochrome P450 HAT/Oxygen Rebound

图式33. 脂肪族羧酸中未活化C—H键的生物催化β-羟基化

Scheme 33. Biocatalytic β-hydroxylation of unactivated C—H bonds in aliphatic carboxylic acids

图式34. 炔丙基C—H键的对映选择性自由基酯化反应

Scheme 34. Enantioselective radical esterification of propargylic C—H bonds

图式35. 通过自由基氟转移对映选择性形成碳氟键

Scheme 35. Enantioselective C(sp3)—F bond formation via radical fluorine transfer

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C(sp³)—H键对映选择性自由基反应的最新进展

Recent Advances in Enantioselective Radical Reactions of C(sp³)—H Bond

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