CH Halogenation via Directing Group Strategies With Earth‐Abundant Metals (Cu, Co, Ni, Fe): Scope, Mechanism, and Limitations

卤化 化学 区域选择性 催化作用 组合化学 表面改性 惰性 基质(水族馆) 功能群 有机化学 纳米技术 天然产物 环境友好型 生化工程 绿色化学 反应条件 过渡金属 合理设计 选择性 化学选择性
作者
Huicheng Cheng,Jiaoli Ma
出处
期刊:Advanced Synthesis & Catalysis [Wiley]
卷期号:368 (8)
标识
DOI:10.1002/adsc.70407
摘要

Halogenated hydrocarbons, encompassing aliphatic, alicyclic, aromatic, and heterocyclic frameworks, are indispensable structural motifs in pharmaceuticals, agrochemicals, advanced materials, and natural product synthesis. The direct functionalization of inert CH bonds through transition‐metal‐catalyzed halogenation has emerged as a powerful, step‐economical, and atom‐efficient strategy for the construction. In pursuit of sustainable catalysis, significant research efforts have recently focused on employing earth‐abundant, cost‐effective, and environmentally benign first‐row transition metals, notably copper, cobalt, nickel, and iron, as catalysts for these transformations. This review provides a systematic and comprehensive overview of recent advances in the halogenation of (hetero)aromatic and inert aliphatic CH bonds catalyzed by such economical metals. The content is organized according to the catalytic metal center, with each section discussing substrate scope, regioselectivity control, practical reaction conditions, and proposed mechanistic pathways. Key comparisons are drawn regarding the reactivity, selectivity, and functional group tolerance of different catalytic systems. Finally, the review outlines current methodological limitations and highlights promising future directions aimed at enhancing catalytic efficiency, broadening substrate generality, improving selectivity prediction, and developing truly sustainable and scalable halogenation protocols. The insights presented aim to guide the rational design of next‐generation CH functionalization methodologies.
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