研究表明，通过单个原子插入基本化学物质中进行骨架编辑是一种发现结构多样分子的有效方法。此前已经成功实现了碳、氮和硼原子的插入[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]]。然而，这仍然是一个具有挑战性的问题，因为复杂的反应系统需要选择性地改变惰性的C-C键。尽管存在这些困难，但在形式上的单原子骨架编辑领域仍有一些值得注意的进展，例如涉及硼[8,9]、碳[[10], [11], [12], [13], [14], [15]]或氮[[16], [17], [18]]的插入和删除反应（图1a）。通过单个氧原子插入直接氧化C-C键具有特别重要的意义，因为生物活性化合物中富含氧原子。这对于药物发现和生物活性化合物的修饰尤为重要[[19], [20], [21], [22]]。Baeyer-Villiger反应是一种著名的转化方法，它通过插入单个氧原子将酮转化为内酯或酯类[23,24]。值得注意的是，Sarlah及其同事最近描述了一种通过基于芳基的环加成、环氧化和环逆转的级联反应，实现了芳烃C-C键中的形式氧插入（图1c）[25]。尽管之前取得了重大进展，但使用O?甚至空气作为环保且理想的氧源，进一步开发单氧原子插入不同类型C-C键的概念仍然是可能的[[26], [27], [28], [29], [30]]。化学选择性和位点可预测的C-H键官能化方法为精细化学品和原料的合成提供了强大的手段。已经开发了许多过渡金属催化的技术来实现C-H键的选择性激活和官能化[31]。然而，当应用于具有高密度和多种官能团的复杂化合物时，常常会出现区域选择性和化学选择性的问题。随着分子结构中官能团和潜在路易斯碱性杂原子的数量增加，催化剂的耐受性和适用性也会降低[32]。鉴于高度复杂和多样化的化合物（包括药物[34]、天然产物[35]和材料[36]）中存在大量的C-H键，设计和选择适当的反应条件及耐受性催化剂对于高效直接官能化至关重要。为了克服这些挑战，在过渡金属催化的C-H键官能化方面取得了进展[[37], [38], [39]]，实现了碳氧键的直接合成。本研究强调了直接金属催化的C-O键形成过程（如烷基化、甲基化、芳基化和C-H键的烯烃化）的进展。新型有效催化方法的发现显著推动了该领域的发展。根据Goldberg和Goldman的观点，C-H键通常被认为对直接官能化是不活跃的，因此被称为“非官能团”[40]。这种观点反映了官能化C-H键所需的难度和努力。尽管如此，广泛的研究工作已经开发出了许多能够直接官能化C-H键的合成方法，这些方法可以与多种偶联伙伴结合使用[[41], [42], [43], [44], [45], [46]]。直接转化C-H键可以提高合成效率并增强整体可持续性。当C-H键被视为可行的合成工具时，新的战略性拆分和合成途径就变得可行。然而，许多已开发的方法仍然仅限于含有较少官能团或整体分子复杂性较低的相对简单的底物。
本发明解决了在常温常压条件下配合物中C-H键的激活以及直接从空气中激活氧的问题。鉴于这一转变的基础重要性，学术界和工业界的合成化学家们一直在寻求安全高效的方法。在这方面，已在常温常压条件下通过金属介导的C-H键激活来生成相应的羰基。
在本文中，我们重点介绍了C-H键的选择性激活。我们合成了源自马来腈连接配体系统的新型化合物，并对其结构进行了表征。使用X射线晶体学明确了它们的结构，并采用多种光谱学和电化学方法阐明了它们的氧化还原特性。
