Angew. Chem. ：炔烃桥联C-H键活化——1,5-钯迁移策略构建苯并二氢呋喃和苯并吲哚啉类化合物

1,4-钯/氢迁移是实现远程选择性C-H键活化的重要方法。在前期研究中，湖南师范大学黄学良课题组发展了卡宾桥联C-H键活化反应策略（Carbene Bridging C-H Activation, CBA）。基于CBA策略可以实现卡宾迁移插入促进的1,4-钯/氢迁移反应，发展了构建了异香豆素、七、八元环内脂和七元环内酰胺以及苯并异喹啉酮等类化合物的新方法(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 319; Nat. Commun. 2020, 11, 461; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 18261; ACS Catal. 2021, 11, 1570)。相较于1,4-钯/氢迁移的广泛报道，1,5-钯迁移的报导较少，究其原因可能在于其过渡态六元钯环更容易发生还原消除得到五元环产物（图1-a）。基于前期研究，作者发展了炔烃桥联的C-H键活化策略（Alkyne Bridging C-H Activation），实现了从烯基至醛基碳氢键的1,5-钯/氢迁移。通过该1,5-钯/氢迁移串联脱羰芳基化、脱羰烯基化/脱羰炔基化和脱羰Catellani反应，作者发展了合成苯并二氢呋喃和苯并吲哚啉衍生物的新方法（图1-b）。

图1. 1,4-和1,5-钯/氢迁移反应

经过系统的探索研究，最终实现了1，5-钯/氢迁移串联脱羰芳基化、炔基化和卡宾偶联烯基化的产物，底物适用范围的考察发现，官能团耐受性表现良好。芳基化部分芳基硼酸、杂环硼酸以及烯烃硼酸等多种硼酸均能作为偶联试剂参与反应；同样炔基化部分含芳基与烷基取代的炔丙醇均适用于此反应体系；此外卡宾前体磺酰腙也展现了良好的普适性（图 2）。

图2. 底物适用性研究

此外，作者还尝试了1,5-钯/氢迁移串联脱羰Catellani型反应（图 3），并成功实现醛基邻位氨基化/脱羰炔基化的反应；报道了首例基于醛基的脱羰Catellani反应。

图 3. 1,5-钯迁移促进醛基脱羰Catellani型反应

机理实验研究中，作者通过CO的捕捉实验证明了此反应经历了脱羰过程（图 4A），并且通过当量实验获得了脱羰芳基钯物种，单晶衍射表征了其结构（图 4B），利用氘代实验佐证了钯/氢迁移历程（图 4C），且同时表明醛基的碳氢键活化并不是决速步骤（图 4D）。

图 4 机理研究

中国科学院大学汪志祥教授课题组对钯迁移历程进行了DFT计算（图5），并提出了经Pd(IV)中间体的分步迁移反应机理。

图5. DFT计算

论文信息

Alkyne Insertion Enabled Vinyl to Acyl 1,5-Palladium Migration: Rapid Access to Substituted 5-Membered-Dihydrobenzofurans and Indolines

Dr. Mingruo Ding, Pengcheng Ou, Xuening Li, Yinghua Yu, Mengmeng Niu, Yongjian Yang, Yewei Huang, Prof. Dr. Zhi-Xiang Wang, Prof. Dr. Xueliang Huang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202300703