1.引言

在有机合成化学中，键的构筑是非常重要的研究内容。在众多构建C-C键的方法中，过渡金属催化的交叉偶联反应是一种非常简便、高效的合成方法。传统的过渡金属催化的偶联反应重要包括Heck反应、Negishi偶联反应、Kumada偶联反应、Stille偶联反应、Suzuki偶联反应、Hiyama偶联反应及Sonogashira偶联反应等。这些偶联反应在合成药物、功能材料、有机中间体及天然产物方面得到了广泛的应用并且取得巨大的成功。然而，这些传统的偶联反应本身存在诸多问题，通常在反应之前需要对底物进行预活化或预先制备得到相应的偶联试剂。这不仅增加了实验步骤，反应的原子经济性也会大大降低。因此，发展从简单易得的底物出发直接实现碳碳键或碳杂原子键的构筑一直是人们不断追求的目标。

在有机分子的骨架中，C-H键是最为常见的基本单元结构。如果我们对这些常见的C-H键直接进行官能化反应以构建碳碳或碳杂原子键将极大地提高了反应的原子利用率，减少了反应步骤及副产物的排放。近年来，过渡金属催化的C-H键官能化反应由于其反应的原子经济性较高、反应步骤少、反应条件相对温和等自身优势引起了人们极大的关注，为有机合成反应提供了新的的设计思路，已成为有机化学中热门的研究领域。

1.1叠氮化合物

叠氮化合物在新药研发和化学生物学领域有着广泛应用，而传统的制备方法因反应步骤多、条件苛刻以及收率较低等原因限制了有机叠氮化合物的发展。因此，通过简单、

有效的技术制备叠氮化合物引起了人们极大的关注。

叠氮化合物是一种重要的化学合成中间体，利用有机化学反应可以方便、快捷地构建多种基于药物、天然产物的组合库^［1］。例如，叠氮化合物可以在温和的条件下进行”点击化学”^［2］( click 反应) 和偶极环加成反应^［3］( Huisgen 反应) ，快速构建五元杂环的衍生物，并可对两个化合物进行共价连接。此外，叠氮化合物还可以与其他活性基团如氨基、羟基等发生环化反应形成新的杂环化合物^［4］，并可以与硫化氢等还原剂反应高效转化为氨基衍生物^［5］。叠氮作为一种活性基团能够应用于药物的修饰与制备，由于其可以进行很多有效的衍生物变化，叠氮化构建在药物修饰中拥有广阔的应用前景^［6］。叠氮化合物不仅仅是重要的化学中间体，同时在化学蛋白质组学上也有着极大的应用^［7］。例如，在化学蛋白质组学中( Activity-based proteinprofiling，ABPP) 中，叠氮基团可以与含有炔基的探针进行”点击化学”形成共价键对蛋白质进行标记和分析。芳基叠氮可以与蛋白质上的氨基等发生无区域选择性的光交联反应形成共价键绑定蛋白质，对所绑定的蛋白质进行分析。有机化合物的叠氮化反应是构建组合库的一种重要的化学反应，同时也在化学生物学、药物化学以及新材料研发过程中得到了广泛地应用^［13］。因此，如何对在化合物中直、有效地引入叠氮基团引起了科研工作者极大的兴趣。

过去十年来，通过C-H活化构建C-N键已经取得了巨大的成就。 最近，通过使用过渡金属催化（Cu，Pd或Rh）或高价碘试剂的C-H活化获得芳基叠氮化物已经取得显著进展。^[4] 相比之下，明显缺乏通过C-H直接活化合成脂肪族叠氮化合物的方法。脂肪族C-H叠氮化反应的一个主要挑战在于这种强非极性键的动力学顽抗。二甲基亚砜（DMSO）中特别低的酸度（pKa= 43-59）^[5] 和脂肪族C-H键的弱配位能力使它们很难用有机金属方法活化，如氧化加成和亲电活化。虽然已知几种有机金属体系如Shilov化学可以使未活化的脂肪族C-H键功能化，^[6]但他们通常需要强制条件并且主要适用于简单的碳氢化合物。通常使用导向基团策略，扩大底物范围并实现高选择性和温和条件，其中预先安装具有孤对电子和/或π-系统的官能团以帮助分子与金属中心的配位。引入基团的结合限制了基底的结构变化，并且需要额外的步骤来安装和去除引导基团降低整体合成效率。然而，这些限制不存在于自由基的C-H官能化中，其通过氢原子取代活化脂族C-H键，并且因此C-H反应性主要取决于均聚键解离能（二苯醚）。^[8] 已知许多有机和过渡金属体系通过在温和条件下具有良好选择性和官能团耐受性的氢原子转移而高效活化脂肪族C-H键。^[8,9] 可以想象的是，将这些H原子取代基与合适的叠氮化物转移剂结合，借此提供实现脂肪族C-H叠氮化的常见策略（参见方案1）。从这个角度来看，我们从历史角度观察脂肪族C-H叠氮化，并总结最近的进展。我们将特别关注如何部署金属催化剂以提高反应效率并提升C-H叠氮化反应中所需的区域选择性和立体选择性。