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（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

C?Cσ鍵的選擇性斷裂和官能團化是復雜分子合成、生物質轉化以及石油化學加工中極具吸引力的挑戰，與C-H鍵的活化相比，C-C的活化的報道相對較少，由于這幾個因素：C-C σ*軌道的相對不可接近性和金屬中心活化C-C鍵的驅動力較低。已知有幾種方法可以實現C-C鍵斷裂(Fig. 1, top)，包括錨定和螯合效應，活化后形成共軛系統，β-碳消除，以及最值得注意的，利用三/四元環較大的張力。但是，在無任何輔助的條件下，C-C σ鍵的氧化加成在動力學和熱力學上是不利的。考慮到C?C σ鍵的普遍存在，開發無輔助的C?C σ鍵活化的方法，并在溫和條件下實現區域化學控制，在學術和工業上仍然是一個重要的熱點話題。

炔基-芳基連接對非輔助活化和官能團化是尤其困難的。雖然目前存在一些體系可以活化C(sp)-C(sp²)鍵，但仍然依賴貴金屬并且不涉及直接的C(sp)-C(sp²)鍵活化。C(sp)-C(sp²)鍵直接的氧化加成僅在(cis-L₂)Pt⁰(η²-alkyne) (L = phosphine, amine)配合物條件下有過報道(Fig. 1, middle)。在光照條件下，將Pt⁰氧化成Pt^II，隨后在加熱的條件下，回到Pt⁰(η²-alkyne)，然而文獻中并沒有報道基于Pt氧化加成產物官能團化的例子。

本文中，Neil C. Tomson課題組發現大環雙鐵配合物能夠直接進行C(sp)-C(sp²)和C(sp)-C(sp³)鍵氧化加成反應(Fig. 1, bottom)。隨后，C-C的活化產物被證明是C-C σ-鍵氫官能團化的中間體。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

室溫下THF溶液中用1.0當量的二苯基乙炔與[Fe₂N₂]⁰反應，在16小時內顏色逐漸由紅變綠，這表明形成了C(sp)-C(sp²)鍵氧化加成產物(1^H) (Scheme 1)。反應混合物的¹H和³¹P{1H} NMR顯示原料被消耗、1^H的形成、游離的PPh₃，以及1^H的PDI配體的特征性片段（吡啶基、亞胺甲基和叔丁基質子），表明生成了具有非對稱配體骨架的反磁性產物。除了游離的PPh₃外，還觀察到一個³¹P{¹H} NMR信號(60.9 ppm)，表明一個PPh₃仍然與金屬中心結合。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

1^H的晶體學分析揭示了一個C_s-對稱物種(Fig. 2)，其中μ-κ¹:η²-苯乙炔跨越兩個鐵原子，末端苯基與無膦配位的Fe中心結合(Fe2)。與游離二苯乙炔(1.198 ?)相比，CC鍵長1.272(9) ?被拉長。該配體采用了“折疊”構象，這使得Fe-Fe的距離為2.765(1) ?，處于其他已知Fe-Fe單鍵的范圍內。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

各種4,4'-二取代二苯乙炔(ArXCCArX; X = OMe, F, CF₃)同樣可以發生C(sp)-C(sp²) σ鍵的氧化加成，產生相應的產物1^X (Scheme 1)。1^X形成的相對速率表明，富電子衍生物比缺電子衍生物反應更快(X= OMe ? X = CF₃)。通過¹H NMR監測反應，作者觀察到反磁性中間體2^X (炔烴:³PDI₂ = 2:1)的迅速形成，并隨著時間的推移轉化為1^X。隨后用2當量缺電子炔烴CC與[Fe₂N₂]⁰反應，成功地將分離和表征，其中配體采用“未折疊”構象并且兩個炔基單元以μ-η¹：η²結合模式分布在大環的兩側。盡管在添加PPh₃后，分解產生了不明物質，但后用[Fe₂N₂]⁰處理仍以優異的產率轉化為C-C活化產物。在這一轉化過程中，¹H和³¹P{¹H}NMR譜沒有觀察到中間體。因此，作者提出了一種瞬態單炔加合物(³PDI₂)Fe₂[μ-(ArXCCArX)](PPh₃) (A^X)作為C-C鍵斷裂的直接前體(Scheme 1)。

在黑暗中進行[Fe₂N₂]⁰與1當量的二苯乙炔的反應，反應速率并沒有減緩，表明光不參與C-C鍵的活化過程。隨后作者研究了[Fe₂N₂]⁰與一系列非對稱炔烴的反應性，例如PhCCR (R=Me, Et)，均可以形成C(sp)-C(sp³)鍵斷裂產物(3^Me or 3^Et)，¹H NMR顯示在0.16 ppm (C₆D₆, 298 K)處具有特征性的Fe-Me的高場位移共振。然而，作者使用PhCCⁱPr和PhCC^tBu時，只得到了C(sp)-C(sp²)鍵的氧化加成產物(4^iPr or 4^tBu) (Scheme 2)。詳細的機理研究正在進行中，但似乎C(sp)-C(sp²)的斷裂不需要形成Fe-arene作為C-C活化的直接前體，而且C(sp)-C(sp³)的活化在熱力學上可能比C(sp)-C(sp²)鍵的活化更加容易，這些觀點得到了初步的DFT計算結果的支持。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

接下來作者對C?C活化產物的氫化和硼氫化反應進行了研究(Scheme 3)。在C₆D₆/THF-d₈溶液中，用1 atm H₂處理1^X、3^R或4^R'，反應液顏色從綠色逐漸變為棕色。核磁譜圖顯示形成了C-C σ鍵氫化、不飽和炔基氫化產物以及[Fe₂N₂]⁰。隨后將[Fe₂N₂]⁰直接與H₂反應，核磁譜圖顯示同樣可以產生[Fe₂N₂]⁰ (Scheme 3)。

隨后作者在室溫下用2當量的HBpin處理3^Me，發現有(E)-PhCHCHBpin、CH₃Bpin和CH₄以及[Fe₂N₂]⁰的生成。另外反應混合物中存在一些不明產物以及約0.3當量未反應的HBpin，但再生的[Fe₂N₂]⁰表明該系統能夠參與C-C σ鍵官能化的合成循環。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）