Cross-Dehydrogenative Coupling (CDC): Erforschung von C−C-Bindungsbildungen über Funktionsgruppen-Transformationen hinaus

Synthetic Chemiker streben sowohl danach, neuartige chemische Reaktionen zu entwickeln, als auch die Reaktionsbedingungen zu verbessern, um die Ressourceneffizienz, Energieeffizienz, Produktauswahl, operationale Einfachheit sowie die Umwelt- und Gesundheitssicherheit zu maximieren. Die Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen ist ein zentraler Bestandteil vieler chemischer Synthesen, und Innovationen in diesen Reaktionen werden die Gesamteffizienz der Synthese erheblich verbessern. Dieses Konto beschreibt unsere Arbeiten der letzten Jahre zur direkten Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen aus zwei verschiedenen C-H-Bindungen unter oxidativen Bedingungen, dem cross-dehydrogenativen Coupling (CDC). Wir haben die meisten unserer Bemühungen auf die Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen konzentriert, die durch die Functionalize von sp(3) C-H-Bindungen mit anderen C-H-Bindungen entstehen. In Gegenwart von einfachen und günstigen Katalysatoren wie Kupfer- und Eisen-Salzen sowie Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid, Dioxygen, tert-Butylhydroperoxid und 2,3-Dichloro-5,6-dicyanobenzochinon (DDQ) können wir verschiedene sp(3) C-H-Bindungen direkt durch andere C-H-Bindungen funktionalisieren, ohne dass eine Voraktivierung erforderlich ist. Wir demonstrieren (1) die Reaktion von alpha-C-H-Bindungen von Stickstoff in Aminen, (2) die Reaktion von alpha-C-H-Bindungen von Sauerstoff in Ethern, (3) die Reaktion von allylischen und benzylichen C-H-Bindungen, und (4) die Reaktion von Alkane C-H-Bindungen. Diese CDC-Reaktionen können eine Vielzahl von Funktionsgruppen tolerieren, und einige können unter wässrigen Bedingungen stattfinden. Je nach spezifischer Transformation schlagen wir die in situ Generierung unterschiedlicher Zwischenprodukte vor. Diese Methoden bieten eine Alternative zu den separaten Schritten der Prä-Funktionalisierung und Defunktionalisierung, die traditionell Teil des synthetischen Designs sind. Infolgedessen werden diese Methoden die synthetischen Effizienzen auf der grundlegendsten Ebene erhöhen. Auf intellektueller Ebene fordert die Entwicklung von C-C-Bindungsbildungen, die auf der Reaktion von nur C-H-Bindungen (möglicherweise in Wasser) basiert, uns heraus, einige der grundlegendsten Konzepte und Theorien bezüglich chemischer Reaktivitäten neu zu überdenken. Eine erfolgreiche Reaktion erfordert, dass die konventionell und theoretisch weniger reaktiven C-H-Bindungen selektiv in Anwesenheit einer Vielzahl von Funktionsgruppen reagieren. Mit weiteren Untersuchungen erwarten wir, dass die C-C-Bindungsbildungen auf der Basis des cross-dehydrogenativen Couplings einen positiven wirtschaftlichen und ökologischen Einfluss auf die nächste Generation chemischer Synthesen haben werden.