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导语

含氮官能团如胺、酰胺、亚胺等在有机合成中是无处不在的合成砌块，同时也作为重要结构骨架广泛存在于药物、农药、功能材料分子中。经典的含氮化合物的成方法主要有Buchwald-Hartwig胺化反应，马大为院士等人发展的氨基酸、草酰二酸等配体促进的post-Ullmann反应，以及近些年来化学家们发展的催化碳氢键胺化反应等。此外，直接利用简单易得、易转化的弱配位的含氮官能团促进的碳氢键官能团化反应，也是快速构建含氮化合物的高效策略。然而，为同时实现反应的区域选择性和高效想，该类方法往往使用预先安装的双齿导向基，这也降低了整个过程的实用性。

最近，广东工业大学有机光电材料与功能高分子团队的李先纬副教授发展了氨基酸配体促进的钯催化下，多种弱配位含氮官能团包括苄胺、芳基乙胺、芳基丙胺、肟醚、一级酰胺、氨基酸酯或氨基醇衍生的酰胺等协助的碳氢键炔基化反应。考虑到炔烃在合成化学中的多功能性，该方法有望应用在复杂含氮化合物的简捷构建。

团队简介

广东工业大学有机光电材料与功能高分子团队在霍延平教授带领下于年组建的。霍延平,男，河北张家口人，博士，教授，博士研究生导师，现任轻工化工学院副院长；广东省科研及生化检测用试剂工程技术研究中心负责人。广东省“千百十工程”省级培养对象；广东工业大学科研类“培英育才”第一层次人选；广东省有机化学专业委员会委员；国家自然科学基金通讯评审专家；在OLED材料、有机太阳能电池等方面作出了出色的成果，发表SCI收录论文余篇，授权专利30项。

图1广东工业大学有机光电材料与功能高分子团队（右四为霍延平教授）

李先纬副教授简介

李先纬副教授，年本科毕业于安徽工业大学，年博士毕业于华南理工大学（导师：江焕峰教授），-期间在南开大学元素有机国家重点实验室和北京大学分子与工程学院进行博士后研究，导师为梁广鑫教授和施章杰教授。年至年，在麦吉尔大学李朝军教授课题组进行访问学者研究。年7月以“青年百人A”引入广东工业大学轻工化工学院，任特聘副教授，主要围绕“光电功能材料分子导向的绿色有机合成”为主题展开研究。目前以第一/通讯作者在Angew.Chem.Int.Ed.,Chem.Sci.,ACSCatal.等有机化学国际专业期刊发表论文十余篇，担任Chem.Commun.,ACSSustainableChem.Eng.,GreenChem.等国际权威期刊的特邀审稿人。

前沿科研成果

氨基酸配体促进的钯催化弱配位官能团的碳氢键炔基化反应

利用简单易得、易转化的官能团协助的碳氢键活化反应，具有良好的原子、步骤经济性，以及实用性。然而，这类官能团由于其自身与过渡金属的弱配位作用，很难在催化反应中形成有效浓度，因此，同时控制弱配位导向基促进的高效、高选择性的碳氢键活化反应仍是目前合成化学中的一大挑战。广东工业大学有机光电材料与功能高分子团队的李先纬副教授近年来，基于对炔烃和含氮杂环的简捷构建的研究兴趣，发展了一系列金属催化的高效转化。例如，利用常见的酮衍生的腙类化合物的选择性氧气氧化，构建了一系列炔烃化合物（Angew.Chem.Int.Ed.,,53,–.）。利用三价铱和一价银的催化体系，结合亲电性的炔基化试剂，实现了弱配位的官能团如酯基、酮羰基、一级磺酰胺、酰胺导向的碳氢键炔基化反应（J.Org.Chem.,,82,?；Org.Chem.Front.,,6,-.FrontCover），并总结出常见官能团在该铱催化碳氢键炔基化反应中的导向优先性。课题组还利用易得、结构易调节的肟醚、酰胺底物，实现了不同位点的Csp3-H键炔基化，以及脱氢炔基化反应（Chin.J.Chem.,,38,－,BreakingReport,FrontCover），该课题组基于其在三价铱催化的碳氢键活化中的研究基础，受邀在ChemCatChem上发表综述性论文（ChemCatChem.,,12,–.）。

图2课题组发展的金属催化弱配位导向基协助的碳氢键炔基化反应

在对生物活性分子中几乎无处不在的胺类化合物促进的碳氢键活化反应中，人们常常利用含有含氮杂环的双齿配位的酰胺、磺酰胺底物，从而限制了该类转化的整体实用性。最近，广东工业大学光电功能分子团队的李先纬等人报道了氨基酸配体促进的，多种含氮官能团协助的碳氢键炔基化反应。进一步的底物探索发现，肟醚、亚胺酯、氨基酸酯或氨基醇衍生的酰胺也可以在该二价钯与氨基酸配体的催化体系中进行。需要指出的是，该课题组前期的工作已经阐明亚胺酯可作为“无痕导向基”促进的碳氢键/碳碳键活化的串联反应中（ACSCatal.,,9,?.），而该亚胺酯促进的芳环碳氢键炔基化产物可以进一步转化为酮羰基或酯基取代的炔烃化合物。

多种官能团取代的苄胺、芳基乙胺类化合物可以高效协助该碳氢键炔基化反应，作者认为，该过程可能生成的氮杂五元或六元环钯中间体，是该二价钯/MPAA催化体系中表现出良好的区域选择性的重要因素；而N-单取代的氨基酸配体（MPAA）在反应过程中可能降低了碳氢键断裂步的反应能垒。进一步的底物探索发现，该NHTf导向基可以协助远程控制反应的活性和区域选择性，如苯丙氨酸酯类化合物在该Pd(II)/MPAA催化体系中可能以氮杂七元钯环中间体促进了芳环邻位碳氢键炔基化反应。

图3胺类底物的适用性考察

该二价钯/单取代氨基酸配体的催化体系也被进一步证明可以有效促进其它类型的含氮官能团协助的碳氢键炔基化反应，如肟醚、亚胺酯、一级酰胺、氨基酸酯或氨基醇衍生的酰胺等，为多官能团化的炔烃、共轭烯炔等功能分子的快速构建提供一种实用性方法。额外的添加氨基酸还可以活化芳香醛类化合物，以原位生成瞬态导向基（transientdirectinggroup），从而协助芳香醛的邻位碳氢键炔基化反应，进一步的条件优化和探索还在进行中。

图4不同含氮官能团协助的碳氢键炔基化反应

初步的机理研究表明，对于NHTf导向基，二级胺中氮原子的氢非常重要，当氢被甲基取代时，该目标转化不能发生。该转化的可能机理是，首先，底物NHTf与二价钯的配体交换可能启动了该碳氢键活化反应。随后，体系中的碱和氨基酸配体促进了芳环邻位碳氢键的断裂，降低了反应的能垒，从而有利于生成氮杂钯环中间体。进一步的炔基迁移插入或对环钯中间体的氧化，伴随着反式β消除或高价钯的还原消除，释放出目标炔烃产物。

图5对照实验和可能性的机理

总结：作者利用N-单取代氨基酸配体促进的钯催化碳氢键炔基化反应，各种易转化的含氮官能团包括胺、一级酰胺、氨基酸酯和氨基醇衍生的酰胺、亚胺酯、肟醚等均可以在反应中表现良好的区域选择性。该工作以“WeakCoordinatedNitrogenFunctionalityEnabledRegioselectiveC?HAlkynylationviaPd(II)/Mono-N-ProtectedAminoAcidCatalysis”为题在线发表于Chem.Commun.（DOI:10./D0CCB），并被遴选为当期BackCover。

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