中國科學院理化技術研究所研究員王乃興課題組近年來在穩定化合物的C(sp3)-H鍵官能團化反應方面取得一系列進展，發展了苯乙烯與醇、酮、腈、醚類的雙官能團化反應，在有機化學核心刊物Org. Lett.等發表了多篇文章。最近德國《合成有機化學》(Synthesis, 2019, 51, 4542)評述了這項工作，把上述一系列成果總結成為一個王反應通式(Wang’s reaction)。
王乃興課題組研究發現，在稀土催化劑Y(OTf)3催化下，以二叔丁基過氧化物作為自由基引發劑，氮雜芳烴與醚類化合物能夠直接發生偶聯反應，該反應也屬于C(sp3)-H鍵的官能團化的交叉脫氫偶聯反應(Cross-Dehydrogenative-Coupling, CDC)，具有原子經濟性好、選擇性強等優勢。
在這個反應研究中，發現稀土催化劑Y(OTf)3的催化效果比Cu(OAc)2等催化劑好。稀土化合物中的化學鍵以離子鍵為主，同時具有一定的共價性，4f軌道由于極強的屏蔽作用而不參與成鍵。稀土釔離子屬于硬Lewis酸，對含氮原子或者氧原子的化合物具有很強的配位能力。氮雜芳烴和醚被釔離子配位形成活性過渡態，使反應容易進行。該反應底物適用范圍廣，氮雜芳烴與醚還有硫醚均能得到C(sp3)-H鍵的官能團化產物。除鏈醚以外，環醚也可以有效地發生C(sp3)-H鍵的官能團化反應。所得的31個反應產物都進行了核磁共振氫譜、碳譜及高分辨質譜的表征。
機理研究方面，他們使用游離基捕獲劑TEMPO進行了抑制試驗，結果發現捕獲劑的加入會使該反應猝滅而無目標產物生成，并成功地用高分辨質譜檢測到了捕獲劑TEMPO與游離基形成的加合物，說明此反應為游離基歷程。
課題組還通過氘代四氫呋喃(THF-d8)的動力學同位素實驗，成功地驗證了α-C(sp3)-H鍵的斷裂是該反應的速率決定步驟。
王乃興課題組的這個研究成果，發表在有機化學刊物Organic Letters上（Org. Lett. 2019, 21, 7450-7454）。該論文的第一作者是王乃興的博士生吳躍華(現已經在廣州某高校任教)。
王反應通式(Wang’s reaction)
氮雜芳烴與醚類偶聯