有机化学 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (1): 36-53.DOI: 10.6023/cjoc201308012 上一篇 下一篇
综述与进展
张巍, 张家慧, 刘运奎
收稿日期:
2013-08-10
修回日期:
2013-09-26
发布日期:
2013-09-30
通讯作者:
刘运奎
E-mail:ykuiliu@zjut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(No. 21172197);浙江省自然科学基金(No. Y4100201)和浙江省科技厅(No. 2011R09002-09)资助项目.
Zhang Wei, Zhang Jiahui, Liu Yunkui
Received:
2013-08-10
Revised:
2013-09-26
Published:
2013-09-30
Supported by:
Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 21172197), the Natural Science Foundation of Zhejiang Province (No. Y4100201), the Foundation of Science and Technology Department of Zhejiang Province (No. 2011R09002-09).
文章分享
过渡金属催化的导向基团辅助的C—H键官能团化反应是当前有机化学的研究热点之一. 近年来,利用可离去和/或可修饰导向基团进行C—H键官能团化反应正受到化学家的特别关注并且发展迅速. 借助可离去或可修饰导向基团,不但能够大大扩展可利用的碳氢底物,而且对于快速构建分子多样性具有重要作用. 作者按不同杂原子(氮、氧、硫、硅等)导向基团进行分类,全面综述了近年来关于可离去和/或可修饰导向基团辅助的各种C—H键官能团化反应的研究进展及合成应用. 最后,对该领域所存在的问题和局限性进行了总结,并对今后的发展方向作了展望.
张巍, 张家慧, 刘运奎. 可离去和/或可修饰导向基团辅助的C—H键官能化反应研究进展[J]. 有机化学, 2014, 34(1): 36-53.
Zhang Wei, Zhang Jiahui, Liu Yunkui. Recent Advances in C—H Functionalizations Assisted by Removable and/or Modifiable Directing Groups[J]. Chin. J. Org. Chem., 2014, 34(1): 36-53.
[1] (a) Dyker, G. Handbook of C—H Transformations: Applications in Organic Synthesis, Wiley-VCH, Weinheim, 2005.(b) Alberico, D.; Scott, M. E.; Lautens, M. Chem. Rev. 2007, 107, 174.(c) Kakiuchi, F.; Kochi, T. Synthesis 2008, 3013.(d) Ackermann, L.; Vicente, R.; Kapdi, A. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9792.(e) Lewis, J. C.; Bergman, R. G.; Ellman, J. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1013.(f) Ackermann, L. Chem. Commun. 2010, 4866.(g) Ritleng, V.; Sirlin, C.; Pfeffer, M. Chem. Rev. 2002, 102, 1731.(h) Davies, H. M. L.; Manning, J. R. Nature 2008, 451, 417.(i) Doyle, M. P.; Duffy, R.; Ratnikov, M.; Zhou, L. Chem. Rev. 2010, 110, 704.(j) Herrmann, P.; Bach, T. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2022.(k) Collet, F.; Dodd, R. H.; Dauban, P. Chem. Commun. 2009, 5061.(l) Collet, F.; Lescot, C.; Dauban, P. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2022.(m) Mkhalid, I. A. I.; Barnard, J. H.; Marder, T. B.; Murphy, J. M.; Hartwig, J. F. Chem. Rev. 2010, 110, 890.(n) Hartwig, J. F. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 864.(o) Yamaguchi, J.; Yamaguchi, A. D.; Itami, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 8960. [2] For selected reviews on transition-metal-catalyzed chelation-assisted C—H activations, see: (a) Lyons, T. W.; Sanford, M. S. Chem. Rev. 2010, 110, 1147.(b) Chen, X.; Engle, K. M.; Wang, D.-H.; Yu, J.-Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 5094.(c) Colby, D. A.; Bergman, R. G.; Ellman, J. A. Chem. Rev. 2010, 110, 624.(d) Li, B.-J.; Yang, S.-D.; Shi, Z.-J. Synlett 2008, 949.(e) Daugulis, O.; Do, H.-Q.; Shabashow, D. Acc. Chem. Rev. 2009, 42, 1074.(f) Godula, K.; Sames, D. Science 2006, 312, 67.(g) Yu, J.-Q.; Giri, R.; Chen, X. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 4041. [3] Murai, S.; Kakiuchi, F.; Sekine, S.; Tanaka, Y.; Kamatani, A.; Sonoda, M.; Chatani, N. Nature 1993, 366, 529. [4] (a) Rousseau, G.; Breit, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2450.(b) Wang, C.; Huang, Y. Synlett 2013, 145.(c) Wang, Y.; Chen, G.; Cui, X. Chin. J. Org. Chem. 2012, 32, 2018 (in Chinese).(王勇, 程国林, 崔秀灵, 有机化学, 2012, 32, 2018.) [5] Pastine, S. J.; Gribkov, D. V.; Sames, D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14220. [6] Chu, J.-H.; Wu, C.-C.; Chang, D.-H.; Lee, Y.-M.; Wu, M.-J. Organometallics 2013, 32, 272. [7] Ackermann, L.; Lygin, A. V. Org. Lett. 2011, 13, 3332. [8] Ackermann, L.; Lygin, A. V. Org. Lett. 2012, 14, 764. [9] Du, J.; Zhou, B.; Yang, Y.; Li, Y. Chem.-Asian J. 2013, 8, 1386.[10] Koley, M.; Dastbaravardeh, N.; Schnürch, M.; Mihovilovic, M. D. ChemCatChem 2012, 4, 1345.[11] Dastbaravardeh, N.; Schnürch, M.; Mihovilovic, M. D. Org. Lett. 2012, 14, 1930.[12] Chu, J.-H.; Lin, P.-S.; Wu, M.-J. Organometallics 2010, 29, 4058.[13] Ackermann, L.; Diers, E.; Manvar, A. Org. Lett. 2012, 14, 1154.[14] Cong, X.; You, J.; Gao, G.; Lan, J. Chem. Commun. 2013, 662.[15] Yu, M.; Liang, Z.; Wang, Y.; Zhang, Y. J. Org. Chem. 2011, 76, 4987.[16] García-Rubia, A.; Fernández-Ibáňez, M. Á; Arrayás, R. G.; Carretero, J. C. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 3567.[17] Urones, B.; Arrayás, R. G.; Carretero, J. C. Org. Lett. 2013, 15, 1120.[18] Rodríguez, N.; Romerco-Revilla, J. A.; Fernández-Ibáňez, M. Á.; Carretero, J. C. Chem. Sci. 2013, 4, 175.[19] (a) Itami, K.; Mitsudo, K.; Kamei, T.; Koike, T.; Nokami, T.; Yoshida, J.-I. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12013.(b) Itami, K.; Nokami, T.; Yoshida, J.-I. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5600.(c) Itami, K.; Ushiogi, Y.; Nokami, T.; Ohashi, Y.; Yoshida, J.-I. Org. Lett. 2004, 6, 3695.(d) Kamei, T.; Itami, K.; Yoshida, J.-I. Adv. Synth. Catal. 2004, 346, 1824.[20] (a) Huang, C.; Chernyak, N.; Dudnik, A. S.; Gevorgyan, V. Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 1285.(b) Chernyak, N.; Dudnik, A. S.; Huang, C.; Gevorgyan, V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8270.(c) Dudnik, A. S.; Chernyak, N.; Huang, C.; Gevorgyan, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8729.[21] (a) Ihara, H.; Koyanagi, K.; Suginome, M. Org. Lett. 2011, 13, 2662.(b) Ihara, H.; Suginome, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7502.[22] Tran, L. D.; Popov, I.; Daugulis, O. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18237.[23] Aihara, Y.; Chatani, N. Chem. Sci. 2013, 4, 664.[24] Rouquet, G.; Chatani, N. Chem. Sci. 2013, 4, 2201.[25] Shang, R.; Ilies, L.; Matsumoto, A.; Nakamura, E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6030.[26] Huang, L.; Li, Q.; Wang, C.; Qi, C. J. Org. Chem. 2013, 78, 3030.[27] Ryabov, A. D.; Sakodinskaya, I. K.; Yatsimirsky, A. K. J. Chem. Soc., Dalton. Trans. 1985, 2629.[28] Wang, X.; Mei, T.-S.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7520.[29] Haffemayer, B.; Gulias, M.; Gaunt, M. J. Chem. Sci. 2011, 2, 312.[30] (a) He, H.; Liu, W.-B.; Dai, L.-X.; You, S.-L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8346.(b) Ye, K.-Y.; He, H.; Liu, W.-B.; Dai, L.-X.; Helmchen, G.; You, S.-L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19006.[31] Liang, Z.; Ju, L.; Kie, Y.; Huang, L.; Zhang, Y. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 15816.[32] Tang, C.; Jiao, N. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18924.[33] Stuart McCallum, J.; Gasdaska, J. R.; Liebeskind, L. S.; Tremont, S. J. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 4085.[34] (a) Yadav, M. R.; Rit, R. K.; Sahoo, A. K. Org. Lett. 2013, 15, 1638.(b) Yadav, M. R.; Rit, R. K.; Sahoo, A. K. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 5541.(c) Rit, R. K.; Yadav, M. R.; Sahoo, A. K. Org. Lett. 2012, 14, 3724.[35] Thu, H.-Y.; Yu, W.-Y.; Che, C.-M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9048.[36] Thirunarukkarasu, V. S.; Parthasarathy, K.; Cheng, C.-H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 9462.[37] Dubost, E.; Fossey, C.; Cailly, T.; Rault, S.; Fabis, F. J. Org. Chem. 2011, 76, 6414.[38] Ren, Z.; Mo, F.; Dong, G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16991.[39] Chinnagolla, R. K.; Pimparkar, S.; Jeganmohan, M. Chem. Commun. 2013, 3703.[40] (a) Liu, Y.-K.; Lou, S.-J.; Xu, D.-Q.; Xu, Z.-Y. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 13590.(b) Zhang, W.; Lou, S.; Liu, Y.; Xu, Z. J. Org. Chem. 2013, 78, 13590.[41] Inamoto, K.; Saito, T.; Katsuno, M.; Sakamoto, T.; Hiroya, K. Org. Lett. 2007, 9, 2931.[42] Chen, Y.; Wang, F.; Zhen, W.; Li, X. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 353.[43] Zhen, W.; Wang, F.; Zhao, M.; Du, Z.; Li, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 11819.[44] Ma, X.-T.; Tian, S.-K. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 337.[45] Muralirajan, K.; Cheng, C.-H. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 6198.[46] Lian, Y.; Bergman, R. G.; Lavis, L. D.; Ellman, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7122.[47] Hafner, A.; Bräse, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3713.[48] Wang, C.; Chen, H.; Wang, Z.; Chen, J.; Huang, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 7242.[49] Liu, B.; Fan, Y.; Gao, Y.; Sun, C.; Xu, C.; Zhu, J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 468.[50] (a) Li, W.; Xu, Z.; Sun, P.; Jiang, X.; Fang, M. Org. Lett. 2011, 13, 1286.(b) Li, W.; Sun, P. J. Org. Chem. 2012, 77, 8362.(c) Du, B.; Jiang, X.; Sun, P. J. Org. Chem. 2013, 78, 2786.[51] (a) Zhang, Y.-H.; Shi, B.-F.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5072.(b) Dai, H.-X.; Li, G.; Zhang, X.-G.; Stepan, A. F.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7567.(c) Leow, D.; Li, G.; Mei, T.-S.; Yu, J.-Q. Nature 2012, 486, 518.[52] Engle, K. M.; Mei, T.-S.; Wasa, M.; Yu, J.-Q. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 788.[53] (a) Hennings, D. D.; Iwasa, S.; Rawal, V. H. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 6379.(b) Hennings, D. D.; Iwasa, S.; Rawal, V. H. J. Org. Chem. 1997, 62, 2.[54] (a) Satoh, T.; Kawamura, Y.; Miura, M.; Nomura, M. Angew. Chem., Int. Ed. 1997, 36, 1740.(b) Terao, Y.; Wakui, H.; Satoh, T.; Miura, M.; Nomura, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10407.[55] Wang, X. S.; Lu, Y.; Dai, H. X.; Yu, J. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12203.[56] Lu, Y.; Leow, D. S.; Wang, X. S.; Engle, K. M.; Yu, J. Q. Chem. Sci. 2011, 2, 967.[57] (a) Huang, C.; Ghavtadze, N.; Godoi, B.; Gevorgyan, V. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 9789.(b) Huang, C.; Ghavtadze, N.; Chattopadhyay, B.; Gevorgyan, V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17630.(c) Wang, C.; Ge, H. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 14371.[58] (a) Li, F.; Jiang, T.; Cai, H.; Wang, G. Chin. J. Chem. 2012, 30, 2041.(b) Meng, X.; Kim, S. Org. Lett. 2013, 15, 1910.[59] Miura, M.; Tsuda, T.; Satoh, T.; Pivsa-Art, S.; Nomura, M. J. Org. Chem. 1998, 63, 5211.[60] Maehara, A.; Tsurugi, H.; Satoh, T.; Miura, M. Org. Lett. 2008, 10, 1159.[61] Chiong, H. A.; Pham, Q.-N.; Daugulis, O. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9879.[62] (a) Giri, R.; Maugel, N. L.; Li, J.-J.; Wang, D.-H.; Breazzano, S. P.; Saunders, L. B.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3510.(b) Wang, D. H.; Mei, T. S.; Yu, J. Q. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17676.(c) Mei, T. S.; Giri, R.; Maugel, N.; Yu, J. Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5215.(d) Giri, R.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14082.(e) Zhang, Y.-H.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14654.(f) Engle, K. M.; Wang, D. H.; Yu, J. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14137.(g) Shi, B.-F.; Zhang, Y.-H.; Lam, J. K.; Wang, D.-H.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 460.(h) Cheng, X.-F.; Li, Y.; Su, Y.-M.; Wang, J.-Y.; Sheng, J.; Vora, H. U.; Wnag, X.-S.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1236.[63] Horino, H.; Inoue, N. J. Org. Chem. 1981, 46, 4416.[64] Tremont, S. J.; Hayatur, R. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5759.[65] Noele, M. D. K.; van Strijdonck, G. P. F.; de Vries, A. H. M.; Kamer, P. C. J.; de Vries, J. G.; van Leeuwen, P. W. N. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1586.[66] Wang, J.-R.; Yang, C.-T.; Liu, L.; Guo, Q.-X. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 5449.[67] Schimidt, B.; Elizarov, N. Chem. Commun. 2012, 4350.[68] Daugulis, O.; Zaitsev, V. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4046.[69] Loh, T. P.; Zhou, H.; Xu, Y. H.; Chung, W. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 5355.[70] Borgduas, N.; Lough, A. J.; Dong, V. M. Inorg. Chim. Acta 2011, 369, 247.[71] Giri, R.; Lam, J. K.; Yu, J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 686.[72] Zhou, B.; Yang, Y.; Liu, S.; Li, Y. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 360.[73] Yang, X.; Shan, G.; Rao, Y. Org. Lett. 2013, 15, 2334.[74] Palucki, M.; Buchwald, S. L. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11108.[75] Hamann, B. C.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12382.[76] Satoh, T.; Kawamura, Y.; Miura, M.; Nomura, M. Angew. Chem., Int. Ed. 1997, 36, 1740.[77] (a) Muratake, H.; Hayakawa, A.; Natsume, M. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 7577.(b) Muratake, H.; Natsume, M. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 7581.[78] Gandeepan, P.; Parthasarathy, K.; Cheng, C.-H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8569.[79] Xiao, B.; Gong, T. J.; Xu, J.; Liu, Z. J.; Liu, L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1466.[80] Xiao, B.; Fu, Y.; Xu, J.; Gong, T. J.; Dai, J. J.; Yi, J.; Liu, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 468.[81] Sun, X.; Shan, G.; Sun, Y.; Rao, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4440.[82] Shabashov, D.; Daugulis, O. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3965.[83] Yu, M.; Xie, Y.; Xie, C.; Zhang, Y. Org. Lett. 2012, 14, 2164.[84] Yao, J.; Yu, M.; Zhang, Y. Adv. Synth. Catal. 2012, 354, 3205.[85] Boebel, T. A.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7534. |
[1] | 付雅彤, 孙超凡, 张丹, 金成国, 陆居有. 巢式-碳硼烷硼氢键官能化反应研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(2): 438-447. |
[2] | 赵红琼, 于淼, 宋冬雪, 贾琦, 刘颖杰, 季宇彬, 许颖. 羧酸脱羧羟基化反应研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(1): 70-84. |
[3] | 高晓阳, 翟锐锐, 陈训, 王烁今. 碳酸亚乙烯酯参与C—H键活化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(9): 3119-3134. |
[4] | 陈新强, 张敬. 伯醇的脱羟甲基反应的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2711-2719. |
[5] | 董思凡, 李昊龙, 秦源, 范士明, 刘守信. 氨基酸作为瞬态导向基在碳氢键活化反应中的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(7): 2351-2367. |
[6] | 徐光利, 许静, 徐海东, 崔香, 舒兴中. 过渡金属催化烯烃和炔烃合成1,3-共轭二烯化合物研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 1899-1933. |
[7] | 户晓兢, 郭斐翔, 朱润青, 周柄棋, 张涛, 房立真. 对烷氧基酚的合成及其去芳构化后的合成应用[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2239-2244. |
[8] | 蒋旺, 史壮志. 芳烃间/对位选择性碳氢硼化反应研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(5): 1691-1705. |
[9] | 庞明杨, 常宏宏, 冯璋, 张娟. 过渡金属催化吲哚的串联去芳构化反应研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(4): 1271-1291. |
[10] | 贾海瑞, 邱早早. 过渡金属催化硼-氢键活化合成含硼-杂原子键邻碳硼烷衍生物的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 1045-1068. |
[11] | 吴孔川, 卢铠洪, 林建斌, 张慧君. 莱啉酰亚胺类化合物的邻位C—H键功能化研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 1000-1011. |
[12] | 蒙玲, 汪君. 硫代黄烷酮类衍生物的合成研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 873-891. |
[13] | 段康慧, 唐俊龙, 伍婉卿. 稠杂环化合物的合成及其抗肿瘤活性研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 826-854. |
[14] | 王芳, 王磊. 基于N-亚硝基导向的芳烃C(sp2)—H键官能团化研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(12): 4157-4167. |
[15] | 孙婧, 张萌萌, 锅小龙, 王琪, 王陆瑶. 无过渡金属条件下二芳基硒化合物的合成[J]. 有机化学, 2023, 43(12): 4251-4260. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||