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    20世紀70年代起發現的交叉偶聯反應是現代有機合成中構建碳碳鍵和碳雜原子鍵的極為有效的方法之一。傳統而言，有機鹵化物是偶聯反應中最為常用的底物。但是，有機鹵化物有著自身的缺點，例如價格昂貴、對環境不友好、難于制備等。苯酚及羰基化合物在有機化合物中極為常見，在生物質中大量存在。將這些廉價、易得的原料應用到偶聯反應中，吸引了有機化學家極大的關注。通常來說，利用苯酚及羰基化合物的方法是將它們轉化為較為活潑的芳基/烯基磺酸酯、磷酸酯等。但是，這些方法需要使用昂貴或不穩定的酰化試劑，而且由于這類試劑的引入，該類偶聯反應的原子經濟性大大降低。因此，尋找新的利用苯酚和羰基化合物的方法在有機合成中極為重要，而且在工業應用中有著廣泛的應用前景。

    過去幾年以來，施章杰教授課題組在對苯酚和羰基化合物等含氧化合物的利用方面進行了系統深入的研究。通過過渡金屬催化的惰性C-O鍵的活化，該課題組實現了芳基醚、芐基醚、芳基/烯基羧酸酯甚至苯酚類底物中C-O的選擇性斷裂以及在各種偶聯反應中的應用。施章杰小組首先實現了鎳催化的芳基醚和芐基醚與甲基格氏試劑的甲基化反應。在該催化體系基礎上，進一步實現了芳基/烯基羧酸酯與硼試劑、鋅試劑、格氏試劑的偶聯反應。另外，他們發現二芳基硫酸酯能作為一類原子經濟性高的偶聯底物。最近，他們還首次成功實現了萘酚鎂鹽與格氏試劑的偶聯反應。這些研究成果將芳基醚、芐基醚、芳基/烯基羧酸酯以及萘酚鎂鹽成功地應用到偶聯反應中，大大拓展了偶聯反應的底物類型。更為重要的是，這些研究結果逐漸揭示惰性碳氧鍵的反應本質，為化學家們設計并發展新穎的惰性碳氧鍵轉化途徑提供了科學依據。這些研究工作發表以后，受到國內外同行的廣泛關注并在德國應用化學雜志(Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3569–3571; Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 3568–3570)上兩次對此領域的工作進行專題評述，被認為是此領域的一個重要突破。該系統研究工作的主要內容最近小結發表在Acc. Chem. Res. 上(Exploration of New C−O Electrophiles in Cross-Coupling Reactions. Acc. Chem. Res. 2010, ar100082d, September 17)。

    施章杰課題組在惰性C-O鍵活化領域的代表性研究成果如下：

1  Guan, B.; Xiang, S.; Wu, T.; Sun, Z.; Wang, B.; Zhao, K.; Shi, Z. Methylation of Arenes via Ni-catalyzed Aryl C–O/F Activation. Chem. Commun. 2008, 12, 1437–1439.
2  Guan, B.; Xiang, S.; Wang, B.; Sun, Z.; Wang, Y.; Zhao,K.; Shi, Z. Direct Benzylic Alkylation via Ni-Catalyzed Selective Benzylic sp3 C-O Activation. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 3268-3269.
3  Guan, B.-T.; Wang, Y.; Li, B.-J.; Yu, D.-G.; Shi, Z.-J. Biaryl Construction via Ni-Catalyzed C-O Activation of Phenolic Carboxylates. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14468-14470.
4  Li, B.-J.; Li, Y.-Z.; Lu, X.-Y.; Liu, J.; Guan, B.-T.; Shi, Z.-J. Cross-Coupling of Aryl/Alkenyl Pivalates with Organozinc Reagents through Nickel-Catalyzed C-O Bond Activation under Mild Reaction Conditions. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 10124-10127.
5  Li, B.-J.; Xu, L.; Wu, Z.-H.; Guan, B.-T.; Sun, C.-L.; Wang, B.-Q.; Shi, Z.-J. Cross-Coupling of Alkenyl/Aryl Carboxylates with Grignard Reagent via Fe-Catalyzed C-O Bond Activation. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14656-14657.
6  Sun, C.-L.; Wang, Y.; Zhou, X.; Wu, Z.-H.; Li, B.-J.; Guan, B.-T.; Shi, Z.-J. Construction of Polysubstituted Olefins through Ni-Catalyzed Direct Activation of Alkenyl C-O of Substituted Alkenyl Acetates. Chem. Eur. J.2010, 16, 5844-5847.
7  Xu, L.; Li, B.-J.; Wu, Z.-H.; Lu, X.-Y.; Guan, B.-T.; Wang, B.-Q.; Zhao, K.-Q.; Shi, Z.-J. Nickel-Catalyzed Efficient and Practical Suzuki-Miyaura Coupling of Alkenyl and Aryl Carbamates with Aryl Boroxines. Org. Lett. 2010, 12, 884-887.
8  Guan, B.-T.; Lu, X.-Y.; Zheng, Y.; Yu, D.-G.; Wu, T.; Li, K.-L.; Li, B.-J.; Shi, Z.-J. Biaryl Construction through Kumada Coupling with Diaryl Sulfates as One-by-One Electrophiles under Mild Conditions. Org. Lett. 2010, 12, 396-399.
9  Yu, D.-G.; Li, B.-J.; Zheng, S. F.; Guan, B.-T.; Wang, B.-Q.; Shi, Z.-J. Direct Application of Phenolic Salts in Nickel-Catalyzed Cross-Coupling with Aryl Grignard Reagents. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4566-4570.