Discovery of a simple iron catalyst reveals the intimate steps of C–H amination to form C–N bonds

胺化 催化作用 简单(哲学) 组合化学 化学 债券 有机化学 立体化学 业务 财务 哲学 认识论
作者
Wowa Stroek,Martin Albrecht
出处
期刊:Chemical Science [Royal Society of Chemistry]
卷期号:14 (11): 2849-2859 被引量:15
标识
DOI:10.1039/d2sc04170g
摘要

Formation of ubiquitous C-N bonds traditionally uses prefunctionalized carbon precursors. Recently, metal-catalyzed amination of unfunctionalized C-H bonds with azides has become an attractive and atom-economic strategy for C-N bond formation, though all catalysts contain sophisticated ligands. Here, we report Fe(HMDS)2 (HMDS = N(SiMe3)2-) as an easy-to-prepare catalyst for intramolecular C-H amination. The catalyst shows unprecedented turnover frequencies (110 h-1vs. 70 h-1 reported to date) and requires no additives. Amination is successful for benzylic and aliphatic C-H bonds (>80% yield) and occurs even at room temperature. The simplicity of the catalyst enabled for the first time comprehensive mechanistic investigations. Kinetic, stoichiometric, and computational studies unveiled the intimate steps of the C-H amination process, including the resting state of the catalyst and turnover-limiting N2 loss of the coordinated azide. The high reactivity of the iron imido intermediate is rationalized by its complex spin system revealing imidyl and nitrene character.

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