通过C−H键活化策略实现底物的直接官能团化，是极具吸引力的有机转化反应之一。因为该类反应不需要对起始反应底物预先官能化，大大缩短了合成路线，提高了反应原子经济性。可以将简单的有机分子转化为各种有价值的有机化合物，在材料科学和药物研发等领域中有着重要的应用。

目前对于碳氢官能团化反应催化剂的研究大多集中于稀少且昂贵的后过渡金属，如Pd, Pt, Rh, Ir, Ru等。而对于前过渡金属，如稀土金属的研究则非常少。这主要是由于稀土金属大多具有稳定的+3价氧化态，无法发生后过渡金属常见的两电子氧化还原反应。但另一方面，稀土金属是元素周期表中元素种类最多的一族，包括钪、钇及镧系金属共计17种，且具有不同于后过渡金属的独特性质，例如：(1) 稀土金属不遵守18电子规则，具有较高的配位数，因此有利于底物的络合与活化；(2) 稀土金属离子属于硬路易斯酸，具有较强的亲氮性和亲氧性； (3)稀土-C键和稀土-H键离子性较强，活性较高，易于与底物发生σ−键复分解反应从而活化C-H键。正是由于稀土金属这些独特属性，使其在C-H官能团化反应中展现出了其它催化剂难以实现的反应性和独特的选择性，和后过渡金属催化的C-H官能化反应互为补充。

本期为大家介绍由苏州大学徐信课题组发表的关于稀土金属催化的碳氢官能团化反应的研究进展——作者对近年来稀土金属催化的碳氢官能团化反应进行了综述及展望。

在这篇综述中，作者以C−H键活化策略构筑C−C键及C−杂原子键为出发点，先后介绍了稀土金属催化的烷基化反应、烯基化反应、胺烷基化反应、硅基化反应以及硼化反应等。并讨论了相应反应的底物范围、优点、局限性以及反应机理。

稀土金属活化C−H键早在上世纪80年代就被Watson等人发现并报道，但直到2011年日本理化所侯召民课题组利用阳离子型单茂稀土烷基配合物实现了吡啶的碳氢烷基化反应之后，稀土金属配合物才逐渐在C−H官能团化反应中得到了较为广泛的应用，实现了后过渡金属无法实现的多类反应，展示了独特的选择性。这类反应大多具有如下特点：(1) 催化剂主要为阳离子型稀土金属烷基化合物，茂系稀土化合物占据主导地位，非茂系稀土化合物也逐渐得到了开发与应用；(2) 催化体系较简单，由于稀土金属的价态稳定，在反应过程中不易变价，因此反应中不需要加入额外的添加剂，如氧化剂、还原剂、酸、碱等；(3) 反应底物通常不需要额外导向基团，如吡啶、酰胺、嘧啶、羟基等，而主要通过底物自身的杂原子作为导向基团；(4) 稀土金属配合物通过σ-键复分解反应活化相应底物的C−H键。

与此同时，该领域尚处于萌芽阶段，仍存在诸多亟待解决的问题，例如：(1) 绝大部分反应需要通过原位反应生成阳离子型稀土配合物作为催化剂，这可能是由于中性稀土金属配合物路易斯酸性不足或者配位饱和导致。是否可以通过合理的配体设计，利用中性稀土配合物实现更多的碳氢官能团化反应；(2)目前报道的反应类型仍十分有限，主要以C−H烷基化反应为主。由于底物的限制，在复杂产物和药物分子合成中的应用鲜有开发；(3) 反应活化的碳氢键大多为芳环邻位的C(sp²)−H或者杂原子α位的C(sp³)−H，是否可以通过稀土催化体系的调控，实现更具有挑战性的间位、对位或者远程碳氢键官能团化； (4) 不对称催化反应的例子目前仍较少，更多的不对称催化反应仍有待开发。机遇与挑战并存，近年来稀土金属催化的碳氢官能团化反应展现出了独特的应用前景，作者相信，这个快速发展且具有重要意义的研究领域在不久的将来会产生更多的创新性成果。