钠是地球上最丰富的元素之一，因其在可持续性方面的潜力，逐渐成为替代锂等稀缺金属的理想选择。尤其是在锂资源逐渐匮乏且价格上涨的背景下，钠作为一种环保、可再生的金属材料，受到了广泛关注。与传统的有机钠试剂相比，钠化合物在有机合成中曾被认为具有高度的反应性，容易引发不受控的反应，因此在现代有机合成中应用较少，尤其是在过渡金属催化下的反应中。然而，钠的高反应性也为其在有机合成中带来了巨大的挑战，主要表现在其生成的副产物众多、溶解性差等问题。
为了解决这些问题，日本RIKEN可持续资源科学中心Sobi Asako，Laurean Ilies团队和伯尔尼大学Eva Hevia教授合作在Nature Synthesis期刊上发表了题为“Iron-catalysed direct coupling of organosodium compounds”的最新论文。该团队设计并制备了具有高度反应性的有机钠化合物，成功实现了钠在铁催化下的氧化偶联反应，克服了钠化合物不稳定性等难题。通过利用铁催化剂，该团队开发了钠与卤代烷基的交叉偶联反应，并展示了该反应在合成有机化合物中的广泛适用性。
研究表明，添加特定的双齿配体能够显著调控反应性，进一步提升了反应的选择性和稳定性。这项技术不仅为有机钠试剂的高效利用提供了新思路，还推动了可持续金属催化的研究进展。团队的实验结果表明，利用铁这一廉价且无毒的过渡金属，能够高效催化钠化合物的偶联反应，为有机合成领域提供了更加环保和可持续的技术路径。这一研究不仅突破了钠化学的传统应用，还为未来的有机金属催化反应提供了新的方向。
值得注意的是，日本理化学研究所（RIKEN）可持续资源科学中心的Sobi Asako和Laurean Ilies等研究者在铱催化下实现了单取代芳烃的间位选择性C-H键硼化反应，发表Science正刊。
图1：钠在有机合成中用于碳–碳键形成的应用。
图2：铁催化的氧化同分子偶联反应，通过还原钠化或卤素–钠交换原位生成的烷基钠化合物。
图3：极性和路易斯供体加成剂对铁催化的芳烷基钠与溴环己烷交叉偶联反应的影响。
图4：铁催化的芳烷基钠化合物与卤代烷的交叉偶联反应的适用范围。
图5：机理研究和提出的催化循环。
本文的研究为可持续有机合成提供了新的思路，尤其是通过铁催化的烷基钠化合物的同分子偶联和交叉偶联反应，成功实现了C(sp2)–C(sp2)和C(sp2)–C(sp3)键的高效构建。这一发现打破了传统上对烷基钠化合物高度反应性的偏见，证明了通过合适的催化条件，能够在温和条件下有效控制反应进程。研究中的机理分析揭示了铁催化剂与烷基钠的协同作用，通过生成有机铁(II)物种并启动自由基过程，进一步优化了反应的选择性和效率。此外，本文还强调了可持续金属铁在催化反应中的应用，为未来绿色化学和可持续合成提供了理论支持。结合当前绿色溶剂、流动化学等可持续方法的兴起，本文的研究有望推动烷基钠化学的进一步发展，并为有机金属催化领域带来新的突破，特别是在环保和资源节约方面具有重要的实践意义。
