从拯救生命的药物到合成聚合物，再到各种先进材料，含有有机化合物的产品似乎无穷无尽，这在一定程度上得益于区域选择性，这是一种在化学反应中，取代基被选择性地添加到有机化合物特定位置的特征。这有助于形成具有特定功能的所需产品。
Friedel - Crafts反应是一个值得注意的区域选择反应，它能够在芳香化合物（如苯和酚环）的特定位置添加取代基。
在传统的酸催化苯酚与亚胺的aza-Friedel-Crafts反应中，取代反应通常发生在苯酚环羟基（-OH）附近。这导致邻位产物的形成，如α-氨基苯酚，这在农用化学品和药品的生产中具有重要意义。然而，在远离-OH的对位上实现选择性取代是具有挑战性的，并且仅在少数底物上观察到。
在《ACS Catalysis》杂志上发表的一项新研究中，日本千叶大学科学研究生院的Takayoshi Arai教授与硕士生Ryoya Tajima和Takaaki Saito一起，通过开发苯酚与亚胺的一般超选择性aza-Friedel - Crafts型反应取得了重大突破。他们的研究为快速和安全合成药物和先进材料开辟了新的可能性。
“到目前为止，还没有一种通用的方法来实现苯酚的准选择性aza-Friedel - Crafts反应，”Arai教授指出，强调了当前工作的创新性。
在传统的aza-Friedel−Crafts反应中，邻位产物是在Lewis酸催化剂的存在下形成的。研究人员面临的挑战是引导反应倾向于对取代产物。为了解决这个问题，他们从早期实验中获得灵感，观察到双(咪唑烷)吡啶(PyBidine)-金属配合物平台有潜力进行酚与亚胺的aza-Friedel−Crafts反应，因为它既能作为酸催化剂，也能作为碱性催化剂。
在一系列测试中，研究人员发现PyBidine-Ni(OAc)2配合物表现出对对取代产物的偏好。随后，他们用一个庞大的二苯乙基取代PyBidine的苄基取代基，得到一个“庞大的PyBidine”-Ni(OAc)2催化剂，该催化剂促进了高度对选择性的aza-Friedel−Crafts反应，对邻位选择性高达99:1。
此外，在Sr(OAc)2添加剂的存在下，3,5-二氧基酚与各种磺酰醛二胺反应生成对取代产物，对映体过量（手性纯度）高达93%。
通过DFT计算，研究人员发现这种区域选择性是由于3,5-二氧基酚的最高占据分子轨道（HOMO）和磺酰基二胺的最低未占据分子轨道（LUMO）之间的协同激活。
反应开始于镍苯的形成，在称为HOMO活化的过程中，它增强了苯酚基团对位的反应活性。然后，磺酰二胺通过LUMO活化在体积较大的PyBidine-Ni(OAc)2催化剂上通过氢键连接到该位置，从而形成最终产物。
这种HOMO-LUMO活化是改变药物、农用化学品和其他材料功能分子设计和开发的区域选择性的关键。
实际上，本研究是区域选择性反应领域的重要一步，为未来在各种工业中的应用奠定了基础。“快速和安全的合成方法提高了食欲素拮抗剂的合成效率，并有望为环境友好和可持续的化学做出贡献，”Arai教授总结道。
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希望本篇文章《最新研究拓展了aza-Friedel-Crafts反应的应用领域》能对你有所帮助！
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