近些年来，过渡金属催化的，重氮化合物参与的高选择性C-H键官能团化反应，由于具有高原子经济性和步骤经济性，因此吸引了化学家们越来越多的眼光。然而，重氮化合物在金属作用下生成的金属卡宾具有很强的反应活性，可以发生一系列的化学转化，比如：环丙烷化，O-H插入反应，Bücher扩环反应, C(sp³)-H键活化等，使得通过重氮化合物来实现酚类化合物的高选择性的C-H键官能团化是一项极富挑战的工作。

2014年以来，华东师范大学刘路教授和复旦大学张俊良教授合作，在重氮化合物参与的酚类化合物高选择性的C-H官能团化作了系统的工作。首先，通过金催化剂实现了苯酚的高选择性的对位C-H键官能团化(J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 6904–6907)，并结合DFT计算对机理进行了研究 (Chem. Sci., 2016, 7, 1988–1995)，随后在有机硼催化剂(C₆F₅)₃B的催化下，实现了高选择性的邻位C-H键官能团化(Angew. Chem., Int. Ed., 2016, 55, 14807)，紧接着通过催化剂实现了萘酚化合物位置可调控的高化学选择性的C-H键官能团化(Chem. Sci. 2019, 10, 6553-6559; Chem. Commun., 2020, 56, 9485-9488)。

由于重氮化合物参与的高选择性C-H键官能团化通常依赖于贵金属，比如铑，钌，金等贵金属，因此发展基于廉价金属的催化体系显得尤其重要。铁是地壳中含量最丰富的元素之一，此外，其毒性低且对环境友好，这些特性使得其成为催化重氮化合物参与的高选择性C-H键官能团化的理想催化剂之一。作为前期研究工作的一个延续，张俊良教授和刘路教授希望实现铁催化的高选择性的酚类化合物邻位C-H键官能团化。然而，前人研究表明，这个反应不易实现，因为在于竞争性O-H插入副反应的存在（图1）。

图1：铁催化的重氮化合物和酚类化合物的化学转化

以一类新型的含氟铁卟啉催化剂的作用下，可以实现1-萘酚邻位C-H键官能团化，化学选择性接近12:1（图2）。

图2：最佳反应条件

在底物拓展环节，发现对于一系列重氮化合物和1-萘酚，反应都能以中等到良好的收率，良好到优秀的化学选择性得到对应的产物. 特别指出的是，对于对位含有强吸电子基团的重氮化合物，此催化剂体系相比之前金催化的策略表现出更加优越的化学选择性。此外，在标准条件下，作者还实现了有挑战性的邻甲基苯酚的邻位C-H键官能团化（图3）。

图3：最佳反应条件

最后，作者还对机理进行了相应的研究（图4）。通过控制实现发现酚羟基和催化剂之间的弱相互作用在反应性上发挥了非常重要的作用。此外，反应并不是一个串联的O-H插入/[1,3]重排过程。竞争反应结果表明该反应可能没有形成金属卡宾，更有可能通过Lewis活化，实现羟基导向的傅克反应。

图4：控制实验

综上所述，这篇工作首次使用重氮化合物，实现了铁催化的酚类化合物邻位高选择性的C-H键官能团化，反应表现出较好的底物适用范围。同时，通过控制实验，证明反应的机理主要是Lewis酸活化的模式进行。

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Iron-catalysed chemo- and ortho-selective C–H bond functionalization of phenols with α-aryl-α-diazoacetates 

Zhunzhun Yu, Guanghui Li, Junliang Zhang and Lu Liu

Org. Chem. Front., 2021,8, 3770-3775

https://doi.org/10.1039/D1QO00276G