碳?xì)滏I活化是近年來發(fā)展迅速的熱門領(lǐng)域。碳?xì)滏I的直接官能團(tuán)化反應(yīng)由于具有多種突出的優(yōu)點(diǎn)以及很大的挑戰(zhàn)性，被譽(yù)為“化學(xué)的圣杯”，吸引越來越多科學(xué)家的關(guān)注。聯(lián)芳基化合物是廣泛存在于天然產(chǎn)物和藥物分子中的重要結(jié)構(gòu)單元。在諸多有機(jī)合成方法中，用于構(gòu)建聯(lián)芳基化合物最有效的方法是過渡金屬催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。現(xiàn)在的發(fā)展策略是以碳?xì)滏I代替?zhèn)鹘y(tǒng)偶聯(lián)反應(yīng)中的碳金屬鍵或碳鹵鍵，即從普通芳環(huán)出發(fā)的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。在過去的十幾年中，經(jīng)典的貴金屬催化的碳?xì)滏I活化已取得很大進(jìn)展，但有毒有害的重金屬殘留以及較高的錯(cuò)話及成本一直是難以解決的困難。最近，以廉價(jià)易得的普通過渡金屬催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)，甚至是無過渡金屬催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)代表了該領(lǐng)域未來的發(fā)展方向，具有重要的戰(zhàn)略意義和挑戰(zhàn)性，無論在有機(jī)化學(xué)理論的發(fā)展還是在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用上都具有及其深遠(yuǎn)的意義。
過去一年里，施章杰教授課題組在對普通過渡金屬（鐵，鈷等）催化的芳基碳?xì)滏I活化與芳基鹵化物的偶聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。他們在研究過程中發(fā)現(xiàn)有機(jī)分子鄰菲羅啉類衍生物催化的芳基碳?xì)滏I活化產(chǎn)物，并成功實(shí)現(xiàn)了鄰菲羅啉促進(jìn)的芳基鹵化物（溴化物和碘化物）與普通芳環(huán)的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，用以高效地構(gòu)建聯(lián)芳基化合物，并研究中發(fā)現(xiàn)將偶聯(lián)反應(yīng)應(yīng)用到分子內(nèi)的體系，同樣可以高產(chǎn)率地得到苯并色烯分子。這一結(jié)果為合成各種雜原子多環(huán)化合物提供了高效經(jīng)濟(jì)的新方法。相關(guān)的機(jī)理研究證明該反應(yīng)是一種全新的碳?xì)滏I活化歷程，不同于任何一種經(jīng)典的過渡金屬催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)機(jī)理，揭示了一種全新的碳?xì)滏I活化方式，同時(shí)解決了合成中的重金屬殘留問題。該研究工作在《Nature Chemistry》上發(fā)表(C.-L. Sun, H. Li, D.-G. Yu, M. Yu, X. Zhou, X.-Y. Lu, K. Huang, S.-F. Zheng, B.-J. Li, Z.-J. Shi. An efficient organocatalytic method for constructing biaryls through aromatic C-H activation. Nat. Chem. online), 引起了國內(nèi)外化學(xué)家的廣泛關(guān)注。
