MHAT：金屬（氫化物）氫轉移

一、概述

MHAT（或MH HAT）是Metal Hydride Hydrogen Atom Transfer的簡稱，可翻譯為(wei) 金屬氫化物氫轉移，一般簡單稱作金屬氫轉移。

金屬氫轉移（MHAT）是金屬（包括Fe, Mn, Co等）氫化物參與(yu) 的氫原子轉移（HAT, Hydrogen atom transfer）過程，通常用於(yu) 烯烴的馬氏選擇性氫官能團化中。該類反應一般有選擇性強、條件溫和、底物範圍廣和適合後期官能團化等特點，所以近些年MHAT反應發展迅速，得到了大量關(guan) 注。

二、曆史發展

在有機方法學領域，代表金屬氫轉移的“MHAT”這個(ge) 術語最早由Ryan A. Shenvi提出並使用。但對過渡金屬氫化物通過氫原子轉移活化烯烴的機理研究可追溯至20世紀70年代，當時芝加哥大學的Jack Halpern用其來解釋利用合成氣與(yu) Co₂(CO)₈進行蒽氫化的過程。

1987年，Teruaki Mukaiyama開發出了最簡單的烯烴MHAT反應。然而，作者當時並沒有意識到該反應是MHAT過程，而是提出了有缺陷的配位氫金屬化機理（後麵Shenvi教授對該反應機理進行了修正）。

受此啟發，2000年左右，Erick Carreira等人利用各種不同的親(qin) 電試劑，如偶氮二羧酸酯等，構建了一係列的C-N、C-C和C-X鍵，豐(feng) 富了Mukaiyama型反應的多樣性。

大概同一時期，Boger實驗室在研究文朵靈（vindoline）與(yu) 長春堿（vinblastine）合成的過程中，也發展了一係列氫官能團化反應。

隨後Jack Norton開始研究羰基金屬氫化物和維生素B₁₂模擬物與(yu) 不同電性烯烴之間的HAT反應，並通過Nojima進行的速率分析首次建立了金屬配合物與(yu) Mukaiyama工作之間的聯係。接著，Boger研究表明，自由基氫官能團化過程很可能是基於(yu) 氫原子自由基加成而不是氫金屬化。

基於(yu) 上述這些工作， Herzon和Shenvi等人最終明確將Mukaiyama的工作與(yu) Halpern的機理聯係起來，並用MHAT過程來解釋這些反應過程。

三、MHAT的反應優(you) 勢

從(cong) 有機合成的角度，MHAT重要性主要來自於(yu) 兩(liang) 個(ge) 方麵：其一是，對已知反應有獨特的化學選擇性；其二是對未知的轉化提供逆合成上的可能性。

烯烴的MHAT反應表現出馬氏選擇性，與(yu) Brønsted酸參與(yu) 的反應選擇性一致。然而，在一些分子結構中，由於(yu) Brønsted酸生成的碳正離子中間體(ti) 會(hui) 造成鄰近的C-H鍵酸性增強，而對結構中的某些官能團產(chan) 生活化作用導致反應的化學選擇性降低。但MHAT反應生成的是自由基中間體(ti) ，能有效避免產(chan) 生類似的效果，也就大大提高了選擇性。

另一方麵，碳中心自由基可以是親(qin) 核的也可以是親(qin) 電的（鏈接：自由基的親(qin) 和性：如何判斷自由基是親(qin) 核試劑還是親(qin) 電試劑），這就為(wei) 逆合成提供了更多的可能性。

例如下麵的逆合成分析，在HAT過程中，自由基可作為(wei) 親(qin) 電試劑進行加成反應生成取代環狀飽和烴，這與(yu) 碳正離子的加成選擇性是相同的。

而下麵逆合成分析中，要想生成最終的六元環產(chan) 物，隻有R¹和R²基團所連接的碳形成親(qin) 核性的中間體(ti) 才能實現，而此時R¹與(yu) R²為(wei) 烷基時，對應的自由基就是親(qin) 核的，可以滿足；相反，正離子由於(yu) 是親(qin) 電的，所以無法實現該轉化。

四、應用

從(cong) 上麵MHAT發展曆史可以看出來，MHAT主要用於(yu) 烯烴的氫官能團化構築碳碳和碳雜鍵（如氫芳基化生成C-C鍵，氫烷氧基化生成C-O鍵，氫胺化生成C-N鍵，氫氟化生成C-F鍵）、氫化和異構化等反應中。

在有機方法學領域，除了烯烴的反應外，MHAT還可應用到炔烴，連烯、環氧、醇、羰基化合物等底物類型中。另外，許多自由基聚合反應也涉及MHAT機理。

隨著MHAT在有機方法中的迅速發展，其不斷被用於(yu) 天然產(chan) 物、藥物分子等複雜分子的修飾和全合成中，為(wei) 人類的合成手段又增加了一個(ge) 強有力工具。