新工具直接反应在有机分子的特定碳氢键

当寻求建立一个有机分子,传统化学家忽略碳氢键。除非激活附近的基团,如羰基,酒精或胺,他们认为稳定。近年来在这个转变思维,正在开发的新工具,攻击“惰性”碳氢键,代之以债券如碳碳、碳氧、碳氮和carbon-halogen。

这种方法把分子化学家可以缩短和简化路线之前构建的有机分子,而之前他们不能达到分子合成。

发现化学家在制药行业特别感兴趣这些技术方法,使许多衍生品分子一步的兴趣。

网站和stereocontrol

打破一个强大的碳氢键是具有挑战性的,但更多的是控制哪一个反应在一个典型的含有几十种不同的碳氢键的有机分子。借款指导小组的概念从传统的有机化学是一种方法。另一个流行的,更具流线型,方法是控制催化剂的性能调优碳氢键的分子反应。这是可能的,因为这些债券都有微妙的不同的电子和立体的属性可以挑选正确的催化剂。

Huw戴维斯美国亚特兰大埃默里大学,是越来越多的研究人员选择了第二种方法。他的团队一直在开发工具包dirhodium催化剂选择性地将不同类型的碳氢键转化为碳碳键。首先,他报告系统,可以挑选一个氢最sterically-accessible烷烃的二次碳氢键。接下来,他的团队做了同样的把戏两个叔碳氢键然后主要碳氢键。

现在,他们设计了一种催化剂,可以选择性地替换特定的二级碳氢键的环烷基取代环己烷与碳碳键。¹这是一个特别艰难的挑战,因为烷基取代基提供电子偏见没有戒指,意义之间只有极细微的差别上的6个氢三ring-carbons最远的空间影响链。以前的尝试取得了较为温和的选择性。两年前,如果你说我们能区分清洁C3、C4、C5(一个烷基取代)环己烷的我就会说,“永远不会发生”,“戴维斯解释道。

的催化剂,如预期的那样,选择赤道氢在轴向因为位阻较小。令人惊讶的是水平之间的选择性看到C3赤道,赤道C4和C5赤道。在大多数情况下我们没有反应发生在C4,”戴维斯说。他们也看到一个偏爱C3的位置在C5收益率高达89%。这种选择性的关键是一个大型的、复杂的手性,但高对称性的赤道氢催化剂中C3完全符合。

以及优秀的网站选择性,该小组还好stereocontrol报告。“我们让三个立体,”戴维斯解释道。大多数的反应与异常高的选择性高达98% (ee)以及选择性很大(26:1)。”

Chemoselectivity

与此同时,克里斯蒂娜白美国伊利诺伊大学设计催化系统,可以选择性地氧化特定的“惰性”二级碳氢键包含非常被动π-bonds分子。²它曾被证明具有挑战性的设计与这种程度的选择性氧化催化剂。

白色的出发点是一个铁催化剂体系之前报道她的团队,有选择性地攻击二级碳氢键的分子包含多种类型的碳氢键根据细微的电子和立体的属性。³在分子与多个二级碳氢键,这个催化剂支持一个最偏远的任何电子撤回组分子和笨重的中心。它与chemoselectivity挣扎,然而,在反应性芳香组的存在。

白发现取代用金属氧化电位较低的铁(锰)推离芳环催化剂的偏好。切换笨重的配体,进一步支持攻击更加易得的碳氢键。拼图的最后部分是优化添加剂,白色的签名催化系统用于提高产量。“我们发现我们可以显著提高反应活性,在不伤害chemoselectivity,缺电子羧酸添加剂的加入,”她解释说。

团队展示了单个远程辅助碳氢键的选择性氧化,在良好的收益率(86%),在50个不同化合物包含一系列不同,反应性芳香组定期出现在药物分子。接下来,该团队成功地展示了他们在四个药物支架晚期氧化方法。我们选择这些具有挑战性的药物分子演示chemoselectivity在现实环境中,晚期氧化将需要创建新的药物或确定代谢物,“白解释道。

“白色和戴维斯正在进一步选择性的边界functionalisation脂肪族碳氢键,“解释道奥利弗Baudoin,领导一群致力于碳氢键活化方法在瑞士巴塞尔大学的。白组的催化剂显示了前所未有的亚甲基氧化chemoselectivity广泛的分子含有芳香和heteroaromatic半个,因此一个大步碳氢键functionalisation化学家的方法可用于更广泛的社区。戴维斯集团的催化剂显示了前所未有的网站和立体选择性。functionalise的能力在这些循环碳氢化合物是一个特定的碳氢键nanosurgery最好。”

白色和戴维斯计划使他们的商用催化剂,并表示他们希望别人会利用他们的工作。希望这能激励别人认为的其他类型的反应可能会显示类似的网站选择性,”戴维斯说。