高效高選擇的合成化學(xué)新反應(yīng)和新方法為藥物的研究和新材料的合成等提供了強(qiáng)有力的知識(shí)和技術(shù)支持。非活性化學(xué)鍵，如碳-氫鍵是構(gòu)成石油和天然氣的基礎(chǔ)。隨著全球能源危機(jī)的出現(xiàn)和可持續(xù)化再生產(chǎn)的要求，直接對(duì)有機(jī)化合物中的C-H鍵進(jìn)行官能化，合成我們需要的物質(zhì)已經(jīng)成為現(xiàn)在有機(jī)合成發(fā)展中一個(gè)重要的研究方向和發(fā)展重點(diǎn)。
在國(guó)家自然科學(xué)基金及中國(guó)人民大學(xué)啟動(dòng)基金的資助下，化學(xué)系李志平教授研究小組圍繞“非活潑化學(xué)鍵的氧化活化”的研究思路和理念，開(kāi)展了基于鐵催化的非活潑化學(xué)鍵氧化活化的研究工作。研究中挑戰(zhàn)性問(wèn)題主要有：（1）C-H鍵氧化的反應(yīng)性控制和選擇性控制；（2）氧化條件下新化學(xué)鍵，例如C-C鍵，的形成；（3）具有功能性分子的合成。在前期工作基礎(chǔ)上（Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6505-6507；Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7497-7500；Org. Lett. 2008, 10, 803-805；Org. Lett. 2009, 11, 4176-4179；J. Org. Chem. 2009, 74, 8848-8851；Chem. Commun. 2009, 3264–3266），該研究小組發(fā)現(xiàn)，鐵催化劑可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)高效高選擇性地苯并呋喃衍生物的合成，深入的反應(yīng)機(jī)理研究表明在水合三氯化鐵為催化劑和有機(jī)過(guò)氧化物為氧化劑的條件下，苯酚衍生物與1,3-二羰基化合物的可以高效高選擇地發(fā)生分子間C-H鍵的催化氧化偶聯(lián)構(gòu)筑C-C鍵，進(jìn)一步分子內(nèi)脫水形成苯并呋喃衍生物。該研究結(jié)果首次實(shí)現(xiàn)了通過(guò)簡(jiǎn)單的苯酚和1,3-二羰基化合物合成一種重要的具有生物活性的結(jié)構(gòu)單元-苯并呋喃。與傳統(tǒng)的合成方法相比，該合成方法具有簡(jiǎn)便、高效的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，該研究成果進(jìn)一步表明在氧化條件下，有機(jī)化學(xué)反應(yīng)可以表現(xiàn)出與經(jīng)典的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)不同的反應(yīng)性質(zhì)和途徑，為進(jìn)一步探索鐵催化劑在非活潑化學(xué)鍵氧化活化的研究領(lǐng)域提供了重要的理論依據(jù)和應(yīng)用價(jià)值。以上成果以研究論文的形式發(fā)表在世界頂級(jí)化學(xué)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17387-17393）。
鐵是地殼中含量最豐富的金屬元素之一，在人體中鐵也是含量較高的微量元素之一，并參與人體中許多重要的生理活動(dòng)。在化學(xué)工業(yè)中，鐵基催化劑是合成氨中一類(lèi)重要的和有效的催化劑。在有機(jī)合成中，鐵的配合物作為催化劑同樣可以有效地催化許多化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。另外，鐵催化劑具有無(wú)毒和價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn)。因而，發(fā)展鐵催化的有機(jī)合成反應(yīng)既環(huán)境友好，又有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。李志平教授課題組通過(guò)近幾年的系統(tǒng)研究，逐步形成了鐵催化“非活潑化學(xué)鍵的氧化活化”的研究體系，是實(shí)現(xiàn)基于C-H鍵氧化活化構(gòu)造C-C鍵合成策略的一種有效的催化體系，為鐵催化劑在復(fù)雜化合物的合成以及了解生命體系中某些含鐵生物酶的作用機(jī)理等方面提供了一種新方法和思路。
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