Selective sp3 C–H alkylation via polarity-match-based cross-coupling

烷基化 化学 烷基 表面改性 组合化学 催化作用 有机合成 卤化物 氢键 分子 有机化学 物理化学
作者
Chi “Chip” Le,Yufan Liang,Ryan W. Evans,Ximing Li,David W. C. MacMillan
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:547 (7661): 79-83 被引量:557
标识
DOI:10.1038/nature22813
摘要

Using a triple catalytic approach, a selective sp3 C–H alkylation is demonstrated that is applicable in late-stage functionalization of pharmaceutical compounds. Given their ubiquity in organic molecules, the functionalization of C–H bonds is a long-standing pursuit in synthetic chemistry. Although numerous C(sp3)–C(sp2) coupling reactions have been developed, C(sp3)–C(sp3) bond formation under mild conditions remains a challenge. Here, David MacMillan and colleagues use a triple catalytic approach (photoredox, nickel and hydrogen-atom transfer) to alkylate C–H bonds next to heteroatoms. Such C–H activation typically requires strong lithium bases at low temperatures. When combined, this set of catalysts enables polarity reversal in the hydrogen-atom transfer, allowing the most hydridic C–H bond to be functionalized with alkyl bromides or tosylates. The potential of this chemistry for late-stage functionalization is highlighted by the alkylation of Prozac. The functionalization of carbon–hydrogen (C–H) bonds is one of the most attractive strategies for molecular construction in organic chemistry. The hydrogen atom is considered to be an ideal coupling handle, owing to its relative abundance in organic molecules and its availability for functionalization at almost any stage in a synthetic sequence1. Although many C–H functionalization reactions involve C(sp3)–C(sp2) coupling, there is a growing demand for C–H alkylation reactions, wherein sp3 C–H bonds are replaced with sp3 C–alkyl groups. Here we describe a polarity-match-based selective sp3 C–H alkylation via the combination of photoredox, nickel and hydrogen-atom transfer catalysis. This methodology simultaneously uses three catalytic cycles to achieve hydridic C–H bond abstraction (enabled by polarity matching), alkyl halide oxidative addition, and reductive elimination to enable alkyl–alkyl fragment coupling. The sp3 C–H alkylation is highly selective for the α-C–H of amines, ethers and sulphides, which are commonly found in pharmaceutically relevant architectures. This cross-coupling protocol should enable broad synthetic applications in de novo synthesis and late-stage functionalization chemistry.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
hhh完成签到,获得积分10
1秒前
田様应助盛清让采纳,获得10
2秒前
JIE发布了新的文献求助10
2秒前
刘欣悦发布了新的文献求助10
3秒前
汉堡包应助liu采纳,获得10
4秒前
4秒前
HMBB完成签到,获得积分10
4秒前
时倾发布了新的文献求助10
4秒前
summy完成签到,获得积分10
4秒前
老棍棍发布了新的文献求助10
4秒前
舒适金鱼完成签到,获得积分10
4秒前
安晽发布了新的文献求助30
5秒前
容嬷嬷完成签到,获得积分10
5秒前
kaifangfeiyao发布了新的文献求助10
5秒前
二十一日发布了新的文献求助10
5秒前
大胆的橘子完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.2应助weiwei04314采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
kirito1211完成签到,获得积分10
7秒前
慕青应助欣慰人生采纳,获得10
7秒前
7秒前
Chandler完成签到,获得积分10
8秒前
善良的灵羊完成签到 ,获得积分10
8秒前
柒柒发布了新的文献求助10
11秒前
Ysheng完成签到,获得积分10
11秒前
最佳worker完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
计划发布了新的文献求助800
13秒前
13秒前
13秒前
FashionBoy应助负责惊蛰采纳,获得10
13秒前
14秒前
我是老大应助kaifangfeiyao采纳,获得10
14秒前
HUANG发布了新的文献求助10
14秒前
时倾完成签到,获得积分10
15秒前
仁爱帆布鞋完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6519828
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8312828
关于积分的说明 17777481
捐赠科研通 5621965
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926879
邀请新用户注册赠送积分活动 1903761
关于科研通互助平台的介绍 1764282