Page 235 - 《精细化工）》2023年第10期

第 10 期 张 原，等: 丝光沸石纳米片负载 Pd 催化剂实现 2-苯基吡啶的双酰基化 ·2313·

含氮化合物、特别是具有独特生物和药理活性 法之一。例如：以廉价、易得的苯基吡啶为原料（图
的氮杂环化合物的合成，是化学合成中一个极其重 1a），利用吡啶环中的导向原子（N）与过渡金属
要的方向 [1-2] 。迄今为止，人们采用各种合成策略和 〔M(Ⅱ)〕配位，活化苯环上的 C—H 键，实现在苯
方法制备氮杂环化合物及其衍生物 [3-4] ，其中过渡金 环上引入需要的功能基团（图 1），可以制备新颖的
属催化杂环 C—H 键官能化反应是简单、有效的方 含氮杂环的医药和农药中间体 [5-7] 。

图 1 过渡金属催化 2-苯基吡啶分子中 C2—H 键活化示意图 [5-7]
Fig. 1 Schematic diagram of transition-metal catalyzing C2—H bond activation of 2-phenylpyridine [5-7]

然而，该法只能在苯基吡啶分子苯环的 C2 位 接近预活化的目标 C—H 键，与 Pd 配位实现活化
引入功能基团，无法在轴对称的 C6 位引入功能基 〔图 2（1）〕。由于“安装”的长链分子的形状宛
团。这是因为，在苯基吡啶的分子结构中，苯环中 如“U”型，称之为“U 型模板法”。进一步地，于
C2—H 键与吡啶环中起导向作用的 N 原子空间位阻 金泉课题组 [12] 采用结构复杂的、含有配位基团的
极小，C2—H 键和 N 容易与金属中心形成一个具有 双磺酰胺类分子作为导向模板，实现导向模板和两
“抓”氢结构的中间态（图 1c），削弱了 C2—H 的 分子 2-苯基吡啶分别与金属 Cu 进行可逆共配位，
键能，H 离去后形成一个环金属中间体（图 1d）， 使模板分子中的 N 接近反应物分子中特定位点的
实现了 C2—H 键的活化 [8-9] 。与此对比，苯环中 C6 C—H 键，并引导金属 Pd 配位活化〔图 2（2）〕。
与吡啶环中的 N 空间位阻较大，C6 难以与 N、金属 再进一步，于金泉和罗三中课题组 [13-14] 开发了一种
发生共配位，实现 C6—H 键的活化。因此，活化苯 如图 2（3）所示的瞬态配体导向法，即苯衍生物
基吡啶分子轴对称的 C6—H 键，制备功能性氮杂环 分子中的导向基团（DG），引导金属 Pd 配位活化
衍生物极具挑战。 邻位 C—H 键，降冰片烯作为瞬态介质插入被活化
这种远离导向基的惰性 C—H 键活化被称为远 的 C—H 键，使 Pd 接近分子的间位 C—H 键，并
程 C—H 键活化，化学工作者尝试解决这一问题的 实现其活化。这些方法非常具有创新意义，但是存
思路是在反应物分子中预先引入活性导向基团。例 在如下的短板：（1）需要精准地设计、合成特定结
如：于金泉课题组 [10-11] 提出，在反应物的 2-苯基哌 构的导向基团 [14-15] ；（2）需要进行大量的有机配体
啶结构上以共价键方式“安装”一个末端含有导向 筛选 [14-16] ；（3）只能实现与导向基同一侧的 C—H
基（如—CN）的长链分子，使导向基团在空间上 键官能化。