7.3.13　铱催化的C—H胺化反应

计算化学除了能帮助我们理解反应的机理，还能辅助我们开展反应的设计。2018年，Chang和Baik等通过计算化学设计了新配体，并实现了铱催化的C—H胺化反应合成γ-内酰胺（图7-33）^[65]。他们发现，利用当量的A和底物进行反应，得到的是C—N键偶联的产物P。计算结果表明，C—N键偶联的过渡态要比Curtius-type重排和C—H键插入的能量都低，同时Curtius-type重排也比C—H键插入更容易。为了实现C—H键插入，他们设想如果将配体换成单阴离子型的LX-donor配体（X═O，N），则C—N键偶联会被抑制。这是由于N—N键（BDE ≈39kcal/mol）和N—O键（BDE ≈50kcal/mol）比C—N键（BDE ≈73kcal/mol）弱，新配体发生X—N键偶联的热力学驱动力减小。同时他们发现，Curtius-type重排的过渡态的铱中心的局域电荷与反应前的铱中间体有很大差异，而C—H键插入则几乎没有差异。于是他们认为，Curtius-type重排对金属中心的局域电荷十分敏感，给电子配体可能增加Curtius-type重排的能垒，从而抑制Curtius-type重排。按照此思路，他们设计了一系列配体，并成功找到非常高效的催化剂实现了该反应。这一工作是计算化学与实验化学的完美结合，为计算指导实验做了一个很好的范例。

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图7-33 计算化学指导的铱催化的C—H胺化反应合成γ-内酰胺