碳-氮鍵作為常見的化學鍵,廣泛存在于有機小分子和生物大分子中。在許多有機基本反應和生命化學過程中,碳-氮鍵的切斷和形成都扮演着非常重要的角色。過渡金屬催化的惰性化學鍵活化,如碳-氫鍵,碳-碳鍵和碳-氧鍵活化,因選擇性好,反應條件相對溫和,官能團容忍性較好而在近年來受到廣泛關注。然而,由于碳-氮鍵相對較高的解離能及含氮化合物(如胺類)自身相對較高的穩定性,過渡金屬催化的碳-氮鍵活化與應用研究相對較少。但碳-氮鍵一旦經過渡金屬激活以後,可以被選擇性切斷形成優秀的碳源和氮源,碳源可以構建新的C-B, C-H, C-P, C-C, C-S, C-O等化學鍵,氮源可以構建新的N-H, N-C, N-B, N≡N等化學鍵, 并且碳源和氮源可以重組高效構建新的含氮化合物。因此,近五年來,過渡金屬催化的碳-氮鍵活化創造新功能有機化合物逐漸成為有機化學和金屬有機化學中一個熱門研究領域。
席振峰和張文雄課題組在金屬催化或促進的碳-氮鍵活化領域展開了深入研究。例如,利用本實驗室發展的環戊二烯-膦配體,經s-鍵複分解有效地實現了二級胺和三級胺的碳-氮鍵活化(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20230-20233; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 14533-14537; Chem. Eur. J. 2014, 20, 2605-2612.);利用環張力策略,有效地實現了碳二亞胺分子中碳-氮鍵的切斷并高效構建含氮雜環化合物(J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15108–15109; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2926-2929; Chem. Eur. J. 2013, 19, 10643-10654; Chem. Eur. J. 2014, 20, 2463-2468; J. Org. Chem. 2014, 79, 11146-11154.)。
最近,本課題組(研究生歐陽昆冰、郝偉)撰寫的綜述文章“Transition-Metal-Catalyzed Cleavage of C−N Single Bonds”在Chem. Rev.上發表(Kunbing Ouyang, Wei Hao, Wen-Xiong Zhang,* and Zhenfeng Xi, Chem. Rev. 2015, 115, 12045-12090.)。該文以多種含氮底物和反應曆程為主線,系統總結了不同過渡金屬催化的碳-氮鍵活化反應,展望了過渡金屬催化碳-氮鍵活化和應用的發展趨勢。