Chemical Science：钯催化烯烃与炔基溴的1,1-炔基溴化反应

开发简洁高效的合成方法选择性地制备复杂化合物是当前有机合成化学中的一项重要研究内容。而烯烃催化双官能团化反应就是此类方法之一，并且此方面的研究已取得了一定的进展，为利用简单易的化学原料将不同官能团引入到分子内开辟了新的途径。有机卤化物是一种具有重要价值的化合物，其具有一系列生物活性以及良好的应用性。目前，利用过渡金属催化烯烃的碳卤化反应是制备多取代烷基卤化物的有效途径。传统的方法是通过芳基金属试剂和卤化试剂来实现烯烃的碳卤化过程（Scheme 1a）。此外，Mark Lantens小组和童晓峰课题组分别报到了利用C–X键插入烯烃的方法实现直接的碳卤化过程从而实现烷基卤化物的合成，这一策略具有较好的原子经济性（Scheme 1b）。除此之外，制备多取代烷基卤化物的方法还包括利用钯或镍催化实现C–I键与具有刚性骨架结构的降冰片烯的1,2-碳碘化反应（Scheme 1c）。然而，通过催化实现有机卤化物与烯烃的1,1-加成至今还未有报道。除了构建C–I键的加成以外，实现钯催化C–X（X= Br, Cl）键与烯烃的加成仍然具有一定的挑战性。最近，大阪大学Yusuke Ano和Naoto Chatani实现了钯催化端烯与硅基保护的炔基溴化物的1,1-炔基溴化反应（Scheme 1d）。相关成果发表在Chem. Sci., 2021, DOI: 10.1039/D1SC02873A上。

（图片来源：Chem. Sci.）

作者首先以2-乙烯基萘1a和炔基溴2作为模板底物进行条件筛选。在1a（0.3 mmol）和2（1.2 equiv）在Pd(OAc)₂（10 mol%）、甲苯（1 mL）、75 °C、空气条件下反应20 h，可以以71%的核磁产率以及61%的分离产率得到相应的1,1-炔基溴化产物3a（Scheme 2）。值得注意的是，反应中并没有观察到1a的1,2-炔基溴化产物。

（图片来源：Chem. Sci.）

随后，作者尝试对产物3a进行脱硅基保护。如Scheme 3所示，当使用TBAF/AcOH在TH中0 °C反应即可以81%的产率得到相应的端炔产物5a。

（图片来源：Chem. Sci.）

接下来，作者对此合成方法的底物范围进行探索（Scheme 4）。实验结果表明反应具有较好的底物适应性和官能团兼容性。

（图片来源：Chem. Sci.）

为了更好地理解反应机理（Scheme 5），作者进行了机理探索实验（Scheme 6）。氘代实验表明，反应中涉及烯烃β-C上的D原子迁移到α-C上，这与提出的反应机理中包含β-H消除和反插入过程是相吻合的（C→D→E, Scheme 5）。

（图片来源：Chem. Sci.）

（图片来源：Chem. Sci.）

接下来，作者利用1s来探索反应中涉及的立体化学（Scheme 6d-6f）。实验结果表明反应中的主要路径为包含9-菲基的Z位置上C–H键断裂的β-H消除过程。鉴于Pd–C(sp)键与烯烃的迁移插入过程以及β-H消除和反插入过程均为顺式立体化学，因此氘代实验结果表明C(sp³)–Br键的还原消除过程可能是立体保持的（Scheme 7）。

（图片来源：Chem. Sci.）

随后作者又在反应体系中加入烯炔类化合物4进行交叉竞争实验（Scheme 7）。实验结果表明在催化循环中，中间体D中的钯氢物种一直与烯炔配位而随后经历反插入过程，在反应中没有经历游离烯炔4的交换过程（Scheme 5）。

（图片来源：Chem. Sci.）

为了阐述反应中不同寻常的区域选择性，作者又进行了DFT计算，通过对各步骤吉布斯自由能的描述对反应的区域选择性进行了解释（Figure 1）。DFT计算结果也支持最后C–Br键的还原消除过程是立体保持的。

（图片来源：Chem. Sci.）

总结：

大阪大学Yusuke Ano和Naoto Chatani报道了首例钯催化端烯与硅基保护的炔基溴化物的1,1-炔基溴化反应，为一系列官能团化的炔丙基溴的合成提供了直接的方法。氘代实验表明反应中经历了钯中心的迁移且还原消除过程为立体构型保持。

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