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Funzionalizzazione di legami C–H

La funzionalizzazione del legame C–H è stata chiamata il Santo Graal della sintesi chimica organica1: negli ultimi anni, gli sforzi compiuti in chimica organica, in metallorganica e nei metodi catalitici hanno portato a significativi passi in avanti nella comprensione della reattività dei legami C–H e, in concomitanza, nello sviluppo di reazioni robuste proprio in virtù dei progressi registrati: i tempi sembrano quindi maturi per un impiego diffuso di queste tattiche nell’ambito dell’analisi retrosintetica.2-11 La trasformazione affidabile e dall’esito predicibile di un legame C–H in un legame C–C, C–N, C–O o C–X, condotta in maniera selettiva e controllata, è vantaggiosa in termini di riduzione dei passaggi di sintesi e dei sottoprodotti di scarto.

La disponibilità di nuovi metodi di attivazione dei legami C–H amplia il numero dei siti che, in una data molecola, possono essere interessati da funzionalizzazione, aumentando così le possibilità di trasformare la molecola di partenza in un prodotto più complesso. In più, tale disponibilità dà ai chimici organici di sintesi la possibilità di prendere di mira nuove tipologie di legami chimici, e di farlo, in particolare, con elevata chemioselettività. In combinazione con la tradizionale chimica dei gruppi funzionali, la funzionalizzazione dei legami C–H semplifica in modo apprezzabile la sintesi chimica di prodotti naturali complessi e di composti farmaceutici. Anche se i vantaggi insiti nelle logiche di funzionalizzazione dei legami C–H sono ormai ben evidenti,12 ancora oggi molti sono, in chimica organica, i percorsi di studio non al passo con le novità introdotte da questo approccio; ulteriori informazioni sono disponibili nella nostra Guida alla funzionalizzazione dei legami C-H.

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Un semplice principio di selettività consiste nell’introdurre sul substrato, mediante un legame covalente, la specie in grado di attivare il legame C-H di interesse: saranno gli impedimenti strutturali inerenti al conseguente processo molecolare a limitare i legami C-H potenzialmente attivabili.

Figura 1.Strategia generale per la funzionalizzazione selettiva di legami C–H

Selettività nella borilazione di C–H catalizzata da iridio.

Figura 2.Sp2 non selettiva: borilazione

Arilazione C–H non selettiva di eteroareni

Figura 3.Sp2 non selettiva: arilazione diretta

Idrossilazione C–H non selettiva tollerante verso le ammine

Figura 4.Idrossilazione C–H non selettiva

Reattività basata sui gruppi funzionali convenzionali vs. reattività basata sulla funzionalizzazione dei legami C-H

Figura 5.Reattività basata sui gruppi funzionali convenzionali vs. reattività basata sulla funzionalizzazione dei legami C-H

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Riferimenti bibliografici

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