通过铜光氧化催化实现饱和杂环化合物的位点选择性α-C-H官能化

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Site-Selective α─C─H Functionalization of Saturated Heterocycles via Copper-Photoredox Catalysis

铜-光还原催化首次实现饱和杂环α-C-H键选择性官能团化，通过新型铜光催化剂同时活化底物和传递光致能量，利用空气作为氧化前驱体和氧化剂，解决了化学性质相似C-H键的选择性难题。机理研究表明铜/配体络合物与饱和杂环的配位效应使环状C-H键酸性增强、键能降低，从而提高不同C-H键的活性差异。该方法温和可持续，具有宽底物适用性和官能团相容性，为α-C-H键快速多样化提供新策略。

　　

图形摘要

通过铜光氧化还原催化作用，首次实现了对具有化学性质相似的C-H键的饱和杂环化合物进行位点选择性的Cα-H官能化。这种无导向策略利用了铜光催化剂在底物活化及光诱导能量转移方面的双重作用，从而实现了比以往的HAT（Hydrogen Atom Transfer）方法更高的位点选择性。该通用新方法以空气作为HAT的前体和氧化剂。

摘要

对饱和杂环化合物进行位点选择性的α-C-H官能化在合成化学和药物化学中具有重要意义，但由于饱和杂环化合物本身的化学惰性，这类转化一直较为困难。此外，在多个具有相似化学性质的C(sp3)-H键之间存在位点选择性问题。本文描述了一种利用铜光氧化还原催化作用实现饱和杂环化合物位点选择性Cα-H官能化的新方法。该方法通过新型铜光催化剂同时促进底物活化和光诱导的能量转移，从而在存在竞争性C(sp3)-H键的情况下实现对环状Cα-H键的位点选择性官能化。机理研究表明，优异的位点选择性源于饱和杂环化合物与铜/配体复合物之间的配位作用，这种配位作用使得环状Cα-H键的酸性增强、键强度降低，进而加剧了相似C(sp3)-H键之间的反应性差异。该方法无需使用传统方法中所需的外源性HAT试剂和氧化剂，具有操作温和、可持续性强、底物适用范围广、位点选择性高以及官能团兼容性好的特点，为α-C-H键的快速多样化提供了一种新的位点选择性反应途径。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。