用于高效化学选择性将卡宾类化合物插入脂肪胺的N–H键的原子级精确铜簇

《Journal of the American Chemical Society》：Atomically Precise Copper Cluster for Highly Chemoselective Carbenoid Insertion into the N–H Bond of Aliphatic Amine

催化剂的动态配体调节和铜簇催化机理研究

　　

由于脂肪胺与过渡金属催化剂之间存在强烈的协同作用，脂肪胺的强路易斯碱性会抑制催化剂的活性，从而导致化学选择性较差，这对N–H插入反应是一个重大挑战。在这里，我们首次报道了一种高度稳定的铜簇（Cu₃NC^(NHC)），它具有动态催化位点，能够高效且选择性地催化脂肪胺的N–H插入反应。吡啶基团作为动态配体与脂肪胺竞争配位位点，从而防止催化剂因钝化而失活。解离的动态配体可以调节催化剂的立体效应，实现对伯胺的高选择性烷基化。此外，该反应通过形成Cu₃NC^(NHC)-卡宾中间体，在C═C键和N–H键之间实现了高化学选择性。N–H插入反应的转化率（TON）达到了79200。该反应可应用于药物合成和后期功能化。机理研究及密度泛函理论表明，生成Cu₃NC^(NHC)-卡宾的过程在动力学和热力学上都是有利的，并且这可能不是反应的限速步骤。这项研究突显了金属纳米簇在有机催化领域的广泛应用前景，为簇化学的发展提供了新的思路。