Charge-transfer-directed radical substitution enables para-selective C–H functionalization

化学 选择性 激进的 芳基 表面改性 亲电芳香族取代 组合化学 电子转移 自由基取代 替代(逻辑) 光化学 取代反应 芳基 有机化学 烷基 催化作用 物理化学 程序设计语言 计算机科学
作者
Gregory B. Boursalian,Won Seok Ham,Anthony R. Mazzotti,Tobias Ritter
出处
期刊:Nature Chemistry [Nature Portfolio]
卷期号:8 (8): 810-815 被引量:220
标识
DOI:10.1038/nchem.2529
摘要

Efficient C-H functionalization requires selectivity for specific C-H bonds. Progress has been made for directed aromatic substitution reactions to achieve ortho and meta selectivity, but a general strategy for para-selective C-H functionalization has remained elusive. Herein we introduce a previously unappreciated concept that enables nearly complete para selectivity. We propose that radicals with high electron affinity elicit arene-to-radical charge transfer in the transition state of radical addition, which is the factor primarily responsible for high positional selectivity. We demonstrate with a simple theoretical tool that the selectivity is predictable and show the utility of the concept through a direct synthesis of aryl piperazines. Our results contradict the notion, widely held by organic chemists, that radical aromatic substitution reactions are inherently unselective. The concept of radical substitution directed by charge transfer could serve as the basis for the development of new, highly selective C-H functionalization reactions.
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