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        MCAT-53™是一种新型钌催化剂，用于水中C-H活化的C-C偶联反应，消除了C-C偶联中的额外步骤，避免了NMP等有机溶剂。

        Chicago Discovery Solutions率先推出了MCAT-53™，这是一种可回收且无配体的钌催化剂，通过C-H活化和水中C-C键的形成来增强杂环分子的合成，从而推进可持续的催化功能化反应。

        由Chicago Discovery Solutions LLC独家开发的甲酸钌催化剂MCAT-53非常适合在水溶液中促进C-H活化的C-C偶联反应。这种创新的催化剂通过消除对酸、共溶剂、表面活性剂、氧化剂、配体和任何额外活化程序的要求而脱颖而出。通过使用MCAT-53™，反应变得更加环保，减轻了对毒性和处置成本的担忧。2值得注意的是，在反应完成和处理后，水性介质可以有效地重新用于（再循环）后续的催化反应，促进可持续性和成本效益。

        MCAT-53™催化的反应有效地缓解了与不良毒性和处置成本相关的问题。2在反应完成和处理后，水性介质可以方便地重复使用（再循环）用于后续的催化反应，进一步提高了其环境和经济效益。

代表性应用：水中异联芳基化合物的合成

        双芳基化合物通常通过已建立的芳基-芳基偶联反应合成。以Suzuki-Miyaura和Stille交叉偶联反应为例，芳基偶联和C-H键活化的传统方法涉及复杂的不稳定和危险的有机金属试剂的制备，反应通常在DMF、NMP、DMSO和甲苯等有机溶剂中进行。1在催化交叉偶联的现代，钯催化系统（通常需要膦配体）已成为首选。

        MCAT-53™通过消除将底物的离去基团（如卤化物）转化为取代衍生物（如硼酸或酯）的先决步骤，简化了合成过程。

        该催化剂经过独特设计，可在普通水中高效运行，无需酸、共溶剂、表面活性剂或额外的活化步骤。在MCAT-53™和碱（如K2CO3）的存在下，简单地将芳基卤化物与芳香族偶联剂结合，为昂贵的Pd催化剂和预催化剂提供了一种安全且经济高效的替代方案。3反应后处理很简单；如果产物是固体，它可能会沉淀出来并易于过滤，从而避免在水中反应后使用溶剂进行提取。

        2018年《有机研究与开发》杂志最近发表的一篇文章展示了MCAT-53的多功能性，展示了它与一系列溴化物、氯化物和重取代卤化物的兼容性。5

图1. 溴化物与氯化物结构

        多种吡啶衍生物作为突出的导向基团，促进了邻位取代产物的合成。此外，这些反应中还可以使用广谱的氮基导向基团，如亚胺、肟醚、偶氮苯衍生物和氮杂环（包括吡唑和异恶唑啉）。5此外，酰胺及其固有的碱性氧原子是指导这些转化的另一种可行选择。

图2. 苯基吡唑

出版成果

• 使用MCAT-53催化剂，C-H活化的C-C偶联反应已成功扩大到12毫摩尔规模，证明了其促进这些反应的有效性。
• 值得注意的是，MCAT-53的催化剂负载量已降至仅1摩尔%，同时仍能有效地进行C-H活化的C-C偶联反应。
• 即使催化剂负载量减少，这种扩大的反应也被证明是高效的，因为产物可以通过简单的滗析很容易地与水层分离。
• 在产物为固体的情况下，它可以直接沉淀出来并可以过滤掉，从而在用水作为反应溶剂的提取过程中不需要任何额外的溶剂。
• 反应中的单体和二体比例可以精确控制，从而进一步控制产物分布。
• 与其他钌基催化剂相比，MCAT-53表现出明显的优越性，提高了分离产物的收率。
• 反应完成后，废水层可以回收再利用，促进可持续性和成本效益。
• MCAT-53的结构测定基于严格的分析，可以清楚地了解其成分和性质。
• MCAT-53已被证明能有效催化与多种底物的反应，包括2-苯基吡啶、2-苯基吡唑和苯并[h]喹诺酮，展示了其多功能性和适用性。

        使用MCAT-53催化剂，合成高级CETP抑制剂中间体Anacetrapib，在水中产生一个区域异构体，证明了催化剂的效率和选择性。5

图3. MCAT-53催化剂

        一流的催化剂：MCAT-53是同类催化剂中的第一个，结合了台架和空气稳定性，使其成为制药和各种化学制造过程中具有成本效益和环境可持续性的替代品的有吸引力的选择。

        商业可及性和多功能性：MCAT-53的商业可用性，加上其空气稳定性和方便的处理，为其在许多其他化学转化中的应用提供了有前景的机会，扩大了其在各个行业的实用性。

参考文献

1. Lyons TW, Sanford MS. 2010. Palladium-Catalyzed Ligand-Directed C-H Functionalization Reactions. Chem. Rev.. 110(2):1147-1169. https://doi.org/10.1021/cr900184e

2. Arockiam PB, Bruneau C, Dixneuf PH. 2012. Ruthenium(II)-Catalyzed C-H Bond Activation and Functionalization. Chem. Rev.. 112(11):5879-5918. https://doi.org/10.1021/cr300153j

3. Davies HML, Morton D. 2016. Recent Advances in C-H Functionalization. J. Org. Chem.. 81(2):343-350. https://doi.org/10.1021/acs.joc.5b02818

4. 2016. Ali Aiden KOOHANGAnita Mehta. Ruthenium-catalyzed synthesis of biaryl compounds in water. US20160263565A1

5. Mehta A, Saha B, Koohang AA, Chorghade MS. 2018. Arene Ruthenium Catalyst MCAT-53 for the Synthesis of Heterobiaryl Compounds in Water through Aromatic C-H Bond Activation. Org. Process Res. Dev.. 22(9):1119-1130. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00141

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