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傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)的合成策略是通過(guò)官能團(tuán)化學(xué)轉(zhuǎn)化合成有用的化合物。而現(xiàn)在很多科學(xué)家都在想法設(shè)法的從簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物出發(fā)，通過(guò)惰性化學(xué)鍵活化的方法，直接實(shí)現(xiàn)高附加值有機(jī)化合物的合成。這樣可以大大的提高合成效率，提高反應(yīng)的步驟經(jīng)濟(jì)性和原子經(jīng)濟(jì)性。

碳?xì)滏I活化有兩大難點(diǎn)：反應(yīng)的活性和選擇性，特別是當(dāng)目標(biāo)C-H鍵與現(xiàn)有的官能團(tuán)距離較遠(yuǎn)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)選擇性活化就更加的困難。為了解決這些難題尤其是選擇性，科學(xué)家們主要用導(dǎo)向基來(lái)解決。

余金權(quán)教授及其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)之前已經(jīng)開發(fā)出一種U形模板，利用適當(dāng)?shù)氖中园被醽?lái)指引C-H鍵的活化的局限性，可以有選擇性的優(yōu)先生成只在一側(cè)連接官能團(tuán)的手性分子。

余金權(quán)和他的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在努力地將新方法的應(yīng)用延伸到其它幾大類醫(yī)藥化學(xué)化合物，如胺和醇等。（Functionalization of C(sp3)-H bonds using a transient directing group. Science, 2016, 351, 252-256）

余金權(quán)教授團(tuán)隊(duì)也有采用降冰片烯作為瞬態(tài)介質(zhì)，使用簡(jiǎn)單又常見的鄰位定向取代基來(lái)實(shí)現(xiàn)間位選擇性碳?xì)滏I活化后，使用新的吡啶類配體在降冰片烯的作用下將鈀催化劑轉(zhuǎn)到間位。（Nature (2015)doi:10.1038/Nature 14214）

那么如果不用導(dǎo)向基，能否實(shí)現(xiàn)分子間的選擇性碳?xì)滏I活化呢？近期，來(lái)自埃默里大學(xué)化學(xué)系的Huw M. L. Davies教授就在《Nature》上報(bào)道了他們?cè)谔細(xì)滏I活化方面的最新突破。他們團(tuán)隊(duì)使用自己發(fā)展的雙銠金屬卡賓催化劑，不用導(dǎo)向基，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)率、高位點(diǎn)選擇性、高立體選擇性的碳?xì)滏I官能團(tuán)化。（Site-selective and stereoselective functionalization of unactivated C-H bonds. Nature, DOI: 10.1038/nature17651）

這么高的選擇性是怎么產(chǎn)生的呢，研究人員通過(guò)計(jì)算的方法和培養(yǎng)單晶對(duì)Rh2[R-3,5-di(p-t-BuC6H4)TPCP]4催化劑的結(jié)構(gòu)（見下圖）進(jìn)行了進(jìn)一步的解析，發(fā)現(xiàn)催化劑具有D2對(duì)稱性，使得雙銠催化劑的兩個(gè)面是一樣的，當(dāng)卡賓接近銠中心的時(shí)候只能有一種方向。而大位阻的催化劑在和烷烴底物作用時(shí)，由于亞甲基兩邊位阻的不同，從而產(chǎn)生了一定的非對(duì)映選擇性。

看到上面這些巨牛的文章之后，對(duì)于以后我們?cè)O(shè)計(jì)合成路線多了一些思路。但在醫(yī)藥以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，要除去最終產(chǎn)品中少量或者微量的催化劑金屬并不是一件容易的事情。因此，無(wú)金屬催化的C-H鍵活化便應(yīng)運(yùn)而生。

Frédéric-Georges Fontaine教授課題組在《Science》上刊文，報(bào)道了他們?cè)跓o(wú)金屬催化的C-H鍵活化領(lǐng)域的突破性進(jìn)展。他們采用一種全新的Lewis酸堿對(duì)（Frustrated Lewis Pairs, FLPs）催化劑，可以實(shí)現(xiàn)呋喃、吡咯、富電子噻唑等芳香體系的C-H鍵活化/硼基化。

這種Lewis酸堿對(duì)催化的芳香體系C-H鍵活化/硼基化，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率良好，選擇性和過(guò)渡金屬催化互為補(bǔ)充，后處理簡(jiǎn)便，無(wú)疑給C-H鍵活化領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的飛躍！

要想把C-H活化弄到應(yīng)用上，局限性太大了，這些反應(yīng)的好多條件限制都比較多，真做成應(yīng)用甚至大量的反應(yīng)目前都不太可能?？萍荚谶M(jìn)步，化學(xué)在發(fā)展，在這里我們有理由相信在不久的將來(lái)，通過(guò)科學(xué)家們的努力，我們就可以在日常的研發(fā)及生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用這類反應(yīng)了。