C-H鍵活化是一系列機械過程,通過這些過程,有機化合物中穩定的碳氫鍵被裂解。目的是實現這些分子的功能化,從而合成通常含有 C-0、C-C 和 C-N 鍵的更複雜的中間體或產物化合物。裂解 C-H 鍵的能力使廉價原料分子能夠轉化為具有商業價值的分子。定向 C-H 活化可在合成製藥和精細化學應用中重要的更複雜分子時實現選擇性和特異性。
C-H鍵被激活的機制有很多,包括氧化加成、σ鍵複分解、親電取代等。根據定義,C-H 活化是透過催化機制發生的。 例如,當 Pt、Rh、Ir 等過渡金屬用於催化氧化加成反應時,就會發生 C-H 活化。附著在底物碳氫化合物分子上的碳原子上的質子與過渡金屬配位形成中間有機 金屬 物質。該中間體可以與其他物質反應形成官能化碳鍵。C-H 裂解和官能團化可以按化學計量進行,例如通過親電子芳香族取代使用 Friedel-Craft 化學 。通過過渡金屬對底物分子進行 C-H 活化/硼化對於產生 C-B 鍵特別有用。 有機硼化合物用於 交叉偶聯反應,這使得它們在 C-C 鍵的形成中很重要。
生物催化、電催化和光催化反應以及光生物催化和光電催化等雜化技術越來越多地用於激活 C-H 鍵。這與人們對在較溫和條件下活化 C-H 的興趣以及使用地球上豐富的金屬催化劑進行更可持續的 化學合成方法有關。 此外,在較溫和的條件下進行 C-H 活化能夠合成無法耐受熱化學催化更惡劣的反應條件的分子官能團。
