斯克里普斯研究中心的化学家们成功地将一种强大的分子构建方法——碳氢活化——应用于一类被称为醇的化学物质。
这一合成化学的突破于2023年9月6日发表在《自然》杂志上，标志着在用于药物构建的其他三种主要有机分子（胺、酸和酮）的C-H激活技术之后的又一进展。
这一新工具为化学家们提供了制造药物和其他有价值化合物的多功能选择，尤其是在酒精化学领域;此外，它还提出了一种通用的碳氢化合物活化的新方法。
“我们预计这种策略将广泛适用于将酒精转化为有用的分子和化合物，包括那些历史上难以获得的分子和化合物，”研究的资深作者Jin-Quan Yu博士表示，他是Frank和Bertha Hupp化学教授以及Bristol Myers Squibb在Scripps Research的化学教授。
该研究的共同第一作者是博士后助理Daniel Strassfeld博士和研究生Chia-Yu Chen，他们均为Yu实验室的成员。
用于药物和其他化学产品的有机分子通常由碳原子构成的骨架与多种其他原子（主要是氢原子）结合。碳氢活化的过程涉及去除一个氢原子，以便用更复杂的原子群替代，从而获得所需的化学特性。
在过去的二十年中，Yu及其实验室开发了多种创新技术，以精确控制分子上C-H的激活位点。通常，这些方法使用小型、专门设计的分子，称为配体。配体利用起始分子的几何形状，将元素钯的C-H键切割原子（称为“催化剂”）传递到所需位置。
尽管这种方法在其他主要类型的起始分子上取得了成功，但酒精——其结构中包含与氧氢原子簇结合的碳，称为羟基——却带来了重大挑战。
“一般来说，醇与钯催化剂的结合效果不佳，导致碳氢键裂解的过程受阻，”Yu说。
他和团队通过设计含有氮、氧或硫原子的配体来解决这一问题，这些配体能够与醇的羟基形成弱键，从而增强醇与钯催化剂之间的结合。
这种设计面临的挑战是，氮、氧和硫原子也可能与钯强烈结合，从而影响其配体功能。为避免这种不必要的相互作用，研究小组在配体结构中精确定位这些原子，以确保适当的距离和几何形状。
该团队通过将多种相对简单的醇转化为分子，展示了他们的新醇C-H激活工具包，这些分子应被视为制造药物的“中间”化合物，但迄今为止仍难以获得。
Yu指出，这种新方法利用了配体与起始分子之间相对弱的相互作用，类似于自然界中广泛使用的酶的弱相互作用。
“这是利用弱相互作用实现其他不可能反应的又一个重要例子，”他说。
“h键受体配体使游离醇的远端C(sp3) -H芳基化”由Daniel Strassfeld, Chia-Yu Chen, Han Seul Park, Quang Phan和Jin-Quan Yu共同撰写，均来自Scripps Research。
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希望本篇文章《化学家们设计了一种碳氢活化醇的方法》能对你有所帮助！
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