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Angew. Chem. :基于芳基到烯基的1,4-镍迁移策略制备多取代的官能团化烯烃2023-07-25
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将过渡金属的偶联化学和金属迁移化学相结合,其所实现的迁移偶联化学,为远程C–H键形式上的选择性官能团化提供了新策略和新方法。如将迭代的可逆1,2-或1,3-金属/氢迁移(chain-walking)过程和偶联化学相结合,可以使得sp3碳链上远程C–H键实现形式上的选择性官能团化;将通过空间的(through-space)可逆1,4-或1,n-金属/氢迁移过程和偶联化学相结合,可以使得sp2碳链上远程C–H键实现形式上的选择性官能团化。传统上的金属/氢迁移过程主要依赖于钯、铑、铱(Pd, Rh, Ir)等贵金属,得益于丰产金属的系列催化优势,镍、钴(Ni, Co)等丰产金属催化的金属/氢迁移过程近年来得到了快速地发展。

南京大学朱少林课题组长期从事丰产金属镍催化的迁移偶联化学。前期课题组基于迭代的1,2-Ni/H迁移(chain-walking)过程结合镍丰富的偶联化学,实现了烯烃及其异构体或其前体的系列选择性迁移远程C–H官能团化,在温和的条件下实现了反应官能团化的多样性,反应的区域选择性和对映选择性的精准调控。但是这类镍迁移反应局限于烷基sp3碳链,对于挑战性的sp2碳链远程C–H官能团化则研究较少。前期课题组和Ruben Martin课题组合作,通过迁移配体的开发,成功实现了sp2碳链上的烯基到芳基的可逆1,4-Ni/H迁移过程,应用于多取代芳烃的制备。接下来一个有趣的研究设想是,能否从芳基镍出发,通过上述sp2碳链上可逆的1,4-Ni/H迁移过程串联镍的偶联化学,来实现多取代烯烃的制备。如果能顺利实施该过程,将为官能团化的立体构型单一的多取代烯烃的合成提供新思路和新方法。

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近日,南京大学朱少林课题组和兰州大学梁永民课题组同时实现了该过程。相关过程的反应机理如下:首先,原位形成的LNi(0)和芳基溴氧化加成得到Ar-Ni(II)-Br中间体,该中间体在合适的迁移配体的促进下能快速实现可逆的1,4-Ni/H迁移,得到芳基镍和烯基镍的混合物,如果在配体的调控下,加入的偶联试剂能选择性和其中一个金属镍物种发生反应,那么就可以选择性得到芳基或者烯基位置官能团化的产物。以加入烷基溴做偶联试剂发生选择性烷基化为例,在合适迁移配体存在的条件下,烯基镍(II)优先捕获烷基自由基得到三价镍中间体,快速发生还原消除即可得到目标的三取代烷基化的烯烃。成功实现该过程存在一系列的挑战:首先,配体的结构非常重要,实验证实朱少林和Martin课题组早期发现的单烷基取代的联吡啶类配体能高效实现该可逆1,4-Ni/H迁移过程;其次,得到的烯基镍中间体也能发生E/Z过程从而生成烯烃E/Z混合产物,为了避免该过程,需要烯基镍在被自由基捕获前其异构速率足够慢;最后,为了得到多样性的烯烃,需要该反应能兼容各种偶联试剂。

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在上述机理指导的基础上,从邻位溴取代的1,1-二芳基烯烃,兰州大学梁永民/刘雪课题组使用烷基溴为偶联试剂成功实现了迁移烷基化,以单一的E/Z构型构建了系列三取代烯烃;南京大学朱少林课题组实现了多样性的官能团化,分别使用异氰酸酯、烷基溴、芳基氯/OTf、炔基溴为偶联试剂,高区域和立体(E/Z)选择性地实现了相应的酰胺化、烷基化、芳基化和炔基化,得到官能团多样性的三取代烯烃,上述反应都具有良好的官能团兼容性。

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综上所述,朱少林课题组报道了芳基到烯基的可逆1,4-Ni/H迁移过程,串联后续的多样化的偶联,以高产率、良好的区域进而立体选择性成功实现了三取代烯烃的构建。

文信息

Functionalization of Olefinic C−H Bonds by an Aryl-to-Vinyl 1,4-Nickel Migration/Reductive Coupling Sequence

Jingjie Yang, Zhuofan Gui, Yuli He, Shaolin Zhu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202304713

 

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