碳氫鍵活化是近年來發(fā)展迅速的熱門領(lǐng)域。碳氫鍵的直接官能團化反應(yīng)由于具有多種突出的優(yōu)點以及很大的挑戰(zhàn)性，被譽為“化學的圣杯”，吸引越來越多科學家的關(guān)注。聯(lián)芳基化合物是廣泛存在于天然產(chǎn)物和藥物分子中的重要結(jié)構(gòu)單元。在諸多有機合成方法中，用于構(gòu)建聯(lián)芳基化合物最有效的方法是過渡金屬催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。現(xiàn)在的發(fā)展策略是以碳氫鍵代替?zhèn)鹘y(tǒng)偶聯(lián)反應(yīng)中的碳金屬鍵或碳鹵鍵，即從普通芳環(huán)出發(fā)的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。在過去的十幾年中，經(jīng)典的貴金屬催化的碳氫鍵活化已取得很大進展，但有毒有害的重金屬殘留以及較高的錯話及成本一直是難以解決的困難。最近，以廉價易得的普通過渡金屬催化的碳氫鍵活化反應(yīng)，甚至是無過渡金屬催化的碳氫鍵活化反應(yīng)代表了該領(lǐng)域未來的發(fā)展方向，具有重要的戰(zhàn)略意義和挑戰(zhàn)性，無論在有機化學理論的發(fā)展還是在化學工業(yè)的應(yīng)用上都具有及其深遠的意義。
過去一年里，施章杰教授課題組在對普通過渡金屬（鐵，鈷等）催化的芳基碳氫鍵活化與芳基鹵化物的偶聯(lián)反應(yīng)進行了系統(tǒng)的研究。他們在研究過程中發(fā)現(xiàn)有機分子鄰菲羅啉類衍生物催化的芳基碳氫鍵活化產(chǎn)物，并成功實現(xiàn)了鄰菲羅啉促進的芳基鹵化物（溴化物和碘化物）與普通芳環(huán)的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，用以高效地構(gòu)建聯(lián)芳基化合物，并研究中發(fā)現(xiàn)將偶聯(lián)反應(yīng)應(yīng)用到分子內(nèi)的體系，同樣可以高產(chǎn)率地得到苯并色烯分子。這一結(jié)果為合成各種雜原子多環(huán)化合物提供了高效經(jīng)濟的新方法。相關(guān)的機理研究證明該反應(yīng)是一種全新的碳氫鍵活化歷程，不同于任何一種經(jīng)典的過渡金屬催化的碳氫鍵活化反應(yīng)機理，揭示了一種全新的碳氫鍵活化方式，同時解決了合成中的重金屬殘留問題。該研究工作在《Nature Chemistry》上發(fā)表(C.-L. Sun, H. Li, D.-G. Yu, M. Yu, X. Zhou, X.-Y. Lu, K. Huang, S.-F. Zheng, B.-J. Li, Z.-J. Shi. An efficient organocatalytic method for constructing biaryls through aromatic C-H activation. Nat. Chem. online), 引起了國內(nèi)外化學家的廣泛關(guān)注。
