Ruthenium‐catalyzed σ‐bond activation‐assisted meta‐C−H functionalization has emerged as a useful tool to forge distal C−C bonds. However, given the limited number of mechanistic studies, a clear understanding of the origin of the site‐selectivity and the complete reaction pattern is not available. Here, we present systematic computational studies on ruthenium‐catalyzed C−H functionalization with primary, secondary, tertiary alkyl bromides and aryl bromides. The C−H scission and the C−C formation were carefully examined. Monocyclometalated ruthenium(II) complexes were identified as the active species, which then underwent inner‐sphere single electron transfer (ISET) to activate the organic bromides. The site‐selectivity results from the competition between the close‐shell reductive elimination and the open‐shell radical coupling. Based on this mechanistic understanding, a multilinear regression model was built to predict the site‐selectivity, which was further validated by experiments.
Die meta C-H-Funktionalisierung durch Ruthenium-katalysierte σ-Bindungsaktivierung hat sich als nützliches Werkzeug zum Knüpfen distaler C-C-Bindungen erwiesen. Aufgrund der begrenzten Anzahl von mechanistischen Studien ist jedoch kein klares Verständnis des Hintergrunds der Regioselektivität und des vollständigen Reaktionsmusters vorhanden. Hier präsentieren wir systematische computerchemische Studien zur Ruthenium-katalysierten C-H-Funktionalisierung mit primären, sekundären und tertiären Alkyl-sowie Arylbromiden. Die C-H-Aktivierung und die C-C-Bindungsbildung wurden sorgfältig untersucht. Monocyclometallierte Ruthenium(II)-Komplexe wurden als aktive Spezies identifiziert, welche anschließend über einen Innersphären-Elektronentransfer (ISET) Organobromide aktivieren. Die Regioselektivität ergibt sich aus der Konkurrenz zwischen der geschlossen schaligen reduktiven Eliminierung und der offen schaligen radikalischen Kopplung. Auf Grundlage dieses mechanistischen Verständnisses wurde ein multilineares Regressionsmodell zur Vorhersage der Regioselektivität erstellt, das durch Experimente bestätigt wurde.
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