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研究背景

同心芳基取代是通過自由基加成到芳烴分子上進行的一種反應。這種反應類似于傳統的親電芳基取代，但是涉及到自由基反應中的選擇性和反應條件。在HAS反應中，位點選擇性的控制是一個關鍵問題。通常情況下，位點選擇性受到底物和進入的自由基之間相互作用的影響。然而，當底物的C-H鍵具有多個位點可以與自由基相互作用時，獲得高位點選擇性仍然具有挑戰性。

有鑒于此，南開大學王飛研究員與天津大學黨延峰教授等人聯合提出了使用金屬支持的胺基自由基來進行同心芳基取代反應的想法。這種金屬支持的自由基中間體具有與各種功能基團相互作用的能力，從而可以實現高位點選擇性。以上成果在Nature Catalysis期刊發題為“Site-selective arene C–H amination with iron-aminyl radical”研究論文。

具體來說，通過金屬支持的自由基中間體與底物中的多種功能基團之間的相互作用，實現了高度的位點選擇性。這種方法的開發解決了傳統HAS反應中位點選擇性控制的難題，為合成化學提供了一種高效的策略。

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研究亮點

1. 本文引入鐵-胺基自由基介導的同心芳基取代反應，開辟了一條新的合成途徑，實現了對芳烴C-H胺化的高效催化。

2. 該方法展示了普遍且高度鄰位選擇性的特點，克服了傳統方法中位點選擇性的挑戰，使得NH2基團能夠被引入到先前無法訪問的位點。

3. 這一反應展示了廣泛的底物范圍，涵蓋了從簡單的芳香族建筑塊到復雜的生物活性分子的多種底物，包括電子富集和電子虧缺的芳烴。

4. 本文通過鐵-胺基自由基介導的反應，成功地覆蓋了由于電子和立體效應而導致的固有區域化學控制，為特定官能團的導入提供了新的方法。

5. 這種定向的、金屬支持的自由基介導的同心芳基取代策略將不僅局限于當前的胺化反應，而且在有機合成和藥物化學領域具有廣泛的應用前景，為合成化學領域帶來了新的發展方向。

圖 1. 用于芳烴 C-H 官能化的位點選擇性 HAS 的背景和本文設計

圖 2. 優化條件和與現有方法的位點選擇性比較

圖 3. 機理研究

圖 4. 建議的反應路徑和計算的能量

圖 5. 反應范圍

圖 6. 綜合效用

總結展望

本文提出了一種新穎的金屬催化策略，通過利用鐵-胺基自由基介導的同心芳基取代反應，實現了高度鄰位選擇性的芳烴C-H胺化。這一方法克服了傳統方法中電子和立體效應所帶來的挑戰，成功地將NH2基團引入到芳烴底物的鄰位，包括之前難以訪問的位點。通過鐵催化劑的引入，有效地擴展了反應底物的適用范圍，包括簡單的芳香族建筑塊和復雜的生物活性分子，這為制備結構多樣的苯胺提供了有效途徑。這一研究不僅在有機合成領域具有重要意義，還為其他同心芳基取代反應提供了新的催化策略和思路。

文獻信息

Ma, CR., Huang, GW., Xu, H. et al. Site-selective arene C–H amination with iron-aminyl radical. Nat. Catal. (2024).

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