Couplage Croisé-Déshydrogénatif (CDC) : Explorer les formations de liaisons C−C au-delà des transformations de groupes fonctionnels

Les chimistes synthétiques aspirent à développer des réactions chimiques novatrices et à améliorer les conditions de réaction pour maximiser l'efficacité des ressources, l'efficacité énergétique, la sélectivité des produits, la simplicité opérationnelle et la santé environnementale et la sécurité. La formation de liaisons carbone-carbone est une partie centrale de nombreuses synthèses chimiques, et les innovations dans ces types de réactions amélioreront profondément l'efficacité synthétique globale. Ce compte-rendu décrit notre travail au cours des dernières années pour former des liaisons carbone-carbone directement à partir de deux liaisons C-H différentes dans des conditions oxydatives, le couplage croisé-déshydrogénatif (CDC). Nous avons concentré la majeure partie de nos efforts sur les liaisons carbone-carbone formées par la fonctionnalisation des liaisons C-H sp(3) avec d'autres liaisons C-H. En présence de catalyseurs simples et bon marché tels que des sels de cuivre et de fer et des oxydants tels que le peroxyde d'hydrogène, le dioxygène, le tert-butylhydroperoxyde et le 2,3-dichloro-5,6-dicyanobenzoquinone (DDQ), nous pouvons directement fonctionnaliser diverses liaisons C-H sp(3) par d'autres liaisons C-H sans nécessiter de préactivation. Nous démontrons (1) la réaction des liaisons alpha-C-H de l'azote dans les amines, (2) la réaction des liaisons alpha-C-H de l'oxygène dans les éthers, (3) la réaction des liaisons C-H allyliques et benzyliques, et (4) la réaction des liaisons C-H des alcanes. Ces réactions CDC peuvent tolérer une variété de groupes fonctionnels, et certaines peuvent se produire dans des conditions aqueuses. En fonction de la transformation spécifique, nous proposons la génération in situ de différents intermédiaires. Ces méthodes offrent une alternative aux étapes distinctes de pré-fonctionnalisation et de défonctionnalisation qui ont traditionnellement fait partie de la conception synthétique. En conséquence, ces méthodes augmenteront les efficacités synthétiques au niveau le plus fondamental. Sur un plan intellectuel, le développement de formations de liaisons C-C basé sur la réaction uniquement de liaisons C-H (possiblement dans l'eau) nous défie de reconsidérer certains des concepts et théories les plus fondamentaux concernant les réactivités chimiques. Une réaction réussie nécessite que les liaisons C-H conventionnellement et théoriquement moins réactives réagissent de manière sélective en présence d'une variété de groupes fonctionnels. Avec de nouvelles investigations, nous nous attendons à ce que les formations de liaisons C-C basées sur le couplage croisé-déshydrogénatif aient un impact économique et écologique positif sur la prochaine génération de synthèses chimiques.