2021年7月9日，美国化学会国际顶尖杂志《ACS Catalysis》(IF=13.084)在线刊发了我院徐涛教授课题组与山东大学陆刚教授合作的关于Rh催化串联的C-C/C-H键活化及其新颖反应机理的最新研究成果“Rh-Catalyzed Cascade C‒C/Colefin‒H Activations and Mechanistic Insight”。该研究开发了一种过渡金属Rh(I)催化的区域选择性C1-C8键氧化加成，reverse CMD作为关键步骤构建含苯丙氮杂卓类化合物的新方法，通过实验和计算手段首次提出并研究了reverse CMD的反应机理，在开拓金属有机化学的新反应和新机制方面具有重要意义。

以C-C键活化启动的串联C-C/C-H键活化反应的研究具有极大挑战性：相较于C-C键活化，过渡金属催化的C-H键活化更为普遍且相对容易(从轨道最大交叠的可能性而言)，因此优先的C-C键活化相对困难；导向基团仍然是目前实现选择性C-C键活化的必要因素；芳基和烷基C-H键数量更多，相对于烯烃的C-H键来说，对Ar-H活化也更具有更低的活化能垒。到目前为止，无导向基的串联C-C/Colefin-H键活化研究领域仍是空白，新颖的串联反应亟待开发 （图1）。

图1. 串联的C-C/Colefin-H键活化设计

苯并1氮杂卓类化合物广泛存在于活性天然产物和药物分子中，比如抗凝血药物分子托伐普坦(Tolvaptan)、莫扎伐普坦(Mozavaptan)和抗高血压药物分子贝那普利(Benazepril)等都具有苯并氮杂卓结构，合成此类结构对于优化和拓展抗凝药物研究具有重要意义。徐涛课题组在前期研究基础上，以简单的叔胺类苯并环丁酮衍生物为底物，在催化量Rh(I)的作用下通过C1-C8键氧化切断，选择性实现了C-C/Colefin‒H键活化，合成了系列苯并氮杂卓类化合物（图2）。经过对反应条件进行大量筛选，以中等至较高的收率完成了含不同取代基的23个苯并氮杂卓类化合物的合成。该反应底物适用范围广，具有氧化还原中性和100%的原子经济性，可进行活性药物分子的衍生化研究。针对该新颖的反应机理（reverse CMD机理），徐涛教授与山东大学陆刚教授合作，通过DFT计算详细阐述了反应过程，提出了可能的中间体，并通过氘带实验等多种控制实验进行了验证。

图2. Reverse CMD作为关键步骤的串联C-C/Colefin-H键反应

本文的共同通讯作者是威廉希尔徐涛教授和山东大学陆刚教授，第一作者是威廉希尔博士研究生王玉玺，毕业博士生邱波参与了论文相关研究。山东大学化学化工学院陆刚教授进行了DFT计算研究。该工作得到了国家自然科学基金重大项目和面上项目，NSFC-山东联合基金重点项目和以及山东省杰出青年基金等经费的支持。

ACS Catal. 2021, 11, 9136-9142. <DOI: 10.1021/acscatal.1c02480>。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02480