【有机】Nat. Chem.：钯催化的芳基酰氯、炔烃和硅烷的碳甲酰化反应

一氧化碳的羰基化反应为合成各种含羰基的化合物提供了一种原子经济性的策略。由于该反应在制备化学中的重要性，研究人员一直致力于发展更环保、更稳定的催化剂体系以及高化学、区域和选择性的羰基化反应。在众多羰基化反应中，不饱和底物与CO和H₂的催化氢甲酰化是制备一系列官能化醛产物的常用方法，该方法的关键特点是引入醛基的同时形成新的C-H键（Fig. 1a, top）。考虑到构建新的C-C键的重要性，发展碳甲酰化反应以形成新的C-C键而非C-H键，将能快速制备官能化的醛衍生物，这类醛通常是广泛使用的合成中间体（Fig. 1a, bottom）。然而，仅Grigg课题组报道了一例分子内碳甲酰化的反应（Fig. 1b）。目前，发展分子间的碳甲酰化反应仍存在以下难题：（1）在过量的CO气体中如何巧妙地与一个CO分子进行单一和选择性地结合；（2）亲电试剂、CO、氢化物源和不饱和底物这四组分有序地进行分子间反应几乎是不可能的，因为该过程可能形成10多种不同的产物（Fig. 1c）；（3）反应需要使用有毒和易燃的一氧化碳。近日，苏黎世联邦理工学院Bill Morandi教授课题组利用芳基酰氯作为芳基和CO源，实现了内炔烃的分子间碳甲酰化反应（Fig. 1e）。该反应经历一个程序化的CO脱除/再插入过程，其中在钯催化剂作用下，芳基酰氯被分解为芳基、CO和Cl三组分。然后各个片段有序地与炔烃和硅烷反应，形成了多种四取代α,β-不饱和醛。相关研究成果发表在Nat. Chem.上（DOI: 10.1038/s41557-020-00621-x）。

（图片来源：Nat. Chem.）

作者认为氢源选择性地捕获Pd中间体IV对提高产物收率至关重要，所以以内炔烃和芳基酰氯作为模型底物考察了不同的硅烷，并发现大位阻的硅烷如iPr₃SiH和(iPr₂HSi)₂O效果较好。作者接着考察了一系列膦配体，对于具有不同位阻的芳基酰氯，BISBI和TDMPP是最佳的选择。当使用两倍过量的酰氯和硅烷时，反应收率有进一步提升。

得到最优反应条件后，作者探讨芳基酰氯的适用范围（Table 1）。不同位置连有取代基的芳基酰氯顺利参与该碳甲酰化反应，以较高的收率产生所需的α,β-不饱和醛，且具有优异的(Z)式选择性。此外，杂芳基酰氯，如噻吩、苯并呋喃、吡啶、异恶唑等衍生物，也是有效的偶联试剂。

（图片来源：Nat. Chem.）

接下来，作者考察了内炔烃的普适性（Table 2）。对称或者不对称的炔烃（31-64）都适用于该反应体系，并且多种有用的官能团如酯基、酰胺、硅醚和醛基都具有较好的耐受性。在产物51中，芳基化选择性地发生在炔烃中位阻更大的位置，因此电子效应比空间效应对该反应影响更大。

（图片来源：Nat. Chem.）

随后，作者探究了除氢化物之外其他亲核试剂以及其他酰氯试剂能否应用于该反应。令人高兴地是，在稍微调整的反应条件下，不同的羰基化产物都具有良好的收率和优异的立体选择性（65-75）。不同的是，脂肪酰氯首先经β-H消除释放出烯烃，由此生成的H-Pd(ii)-Cl中间体和CO随后可与氢化物或芳基亲核试剂结合，完成相应的氢甲酰化和氢酰化反应（65-66, 72-75）。

（图片来源：Nat. Chem.）

总结：作者发展了钯催化的芳基酰氯和炔烃的新型羰基化反应。该反应不仅在炔烃上引入醛基官能团，而且还形成了新的C-C键，进而合成了多种官能化的醛和酮化合物。该策略经过了CO脱除/CO再插入过程，这避免用过量的有毒一氧化碳气体。

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