【有机】氧化还原中性的Ni催化α-烯烃与非活化烷基溴的C(sp3)-H烷基化反应

非活化α-烯烃被广泛用于聚合物、清洁剂和润滑剂等的生产中。因此，关于该类化合物的反应也受到了广泛关注。关于非活化α-烯烃的碳碳双键发生还原或双官能团化反应的研究已经取得到了不错的进展（Scheme 1, path a），而关于α-烯烃发生C(sp³)-H官能团化反应的研究相对较少（Scheme 1, path b）。其中，非活化α-烯烃的C(sp³)-H烷基化反应因其能有效地构建C(sp³)-C(sp³)键而成为化学家们关注的重点。目前，α-烯烃的C(sp³)-H烷基化反应主要存在以下局限：需要等当量的氧化剂或活化的前亲核试剂，反应过程中需要氧化反应和醛衍生物转化为高烯丙醇的烯丙基化反应。而α-烯烃与非活化烷基卤化物的C(sp³)-H烷基化反应仍然面临巨大挑战，可能因为：（a）调控位点选择性比较困难，反应易生成线性/α-支化混合物；（b）当存在多个烯丙基C(sp³)-H位点时，反应会生成多种多烷基化产物；（c）与金属催化烯烃的1,2-双官能化反应存在竞争关系。基于上述研究背景，西班牙加泰罗尼亚化学研究所Ruben Martin和丹麦技术大学Søren Kramer成功将光催化的氧化还原中性策略和过渡金属Ni催化的C-C键形成策略完美结合，成功实现了非活化烯烃与含β-氢的烷基溴化物的位点选择性C(sp³)-H烷基化反应（Scheme 2）。相关研究成果发表于ACS Catal.（DOI: 10.1021/acscatal.2c01057）。

（图片来源：ACS Catal.）

（图片来源：ACS Catal.）

作者以1-己烯1a与烷基溴2a为模板底物，通过对催化剂、配体以及添加剂等条件进行筛选，确定最优条件为（Table 1）：在425 nm蓝光辐射下，以5 mol% NiBr₂·glyme和6 mol%配体L3为金属催化剂，以1 mol% Ir(dFCF₃ppy)₂(dtbbpy)PF₆（Ir-1）为光氧化还原催化剂，Li₂CO₃为最优碱，DMA/PhH为溶剂，在34 ℃条件下反应18 h，能以81%的收率和6.1:1的E/Z比得到单一区域异构体3a。

（图片来源：ACS Catal.）

在最优反应条件下，作者对非活化烷基卤化物的底物范围进行了考察（Table 2）。含氨基甲酸酯、酯、缩醛、腈、酰胺、烷基氯、α-烯烃和氮杂环的非活化烷基卤化物以及氨基酸、糖类和类固醇衍生的非活化烷基卤化物均能较好地适应反应条件，并能以中等至良好的收率和良好的E/Z比得到相应产物。接着，作者对α-烯烃的底物范围进行了考察。各种环状和非环状非活化烯烃均能与烷基溴2a反应，并能以中等至良好的收率和良好的E/Z比得到相应产物。其中，在NIS或TsOH存在下，3y可转化为丙烯衍生物3ya和烯丙基碘衍生物3yb。

（图片来源：ACS Catal.）

受到上述结果的鼓舞，作者考察了仲烷基溴的C(sp³)-H烷基化反应（Table 3）。略微改变上述最优反应条件，含缩醛、氨基甲酸酯、磺胺、酯和烷基氯的仲烷基溴以及胆固醇衍生的仲烷基溴均能较好地适应反应条件，并能以中等至良好的收率和良好的E/Z比得到相应产物。1-丁烯与1,7-辛二烯也能与仲烷基溴反应，且反应结果较好。丙烯醛缩二乙醇和烯丙醇也能与各种仲烷基溴发生C(sp³)-H烷基化反应，并能转化为饱和醛或酮。此外，改变最优反应条件，各种芳基溴化物和α-烯烃也可以较好地发生C(sp³)-H烷基化反应，且反应结果较好（Scheme 3）。

（图片来源：ACS Catal.）

（图片来源：ACS Catal.）

反应结果表明原位产生的溴自由基可以激发烯丙基C(sp³)-H键的氢原子转移（HAT）过程，且烷基溴的性质直接影响反应结果，但该反应的复杂机理还有待进一步研究。

小结：西班牙加泰罗尼亚化学研究所Ruben Martin和丹麦技术大学Søren Kramer成功将光催化的氧化还原中性策略和过渡金属Ni催化的C-C键形成策略完美结合，成功实现了非活化烯烃与具有β-氢的烷基溴化物的位点选择性C(sp³)-H烷基化反应。该方法操作简单、底物范围广、位点选择性较好，为C(sp³)-C(sp³)键的合成提供了一种新方法。

论文信息：

Redox-Neutral Ni-Catalyzed sp³ C−H Alkylation of α‑Olefins with Unactivated Alkyl Bromides

Mikkel B. Buendia, Bradley Higginson, Søren Kegnæs, Søren Kramer,* and Ruben Martin*

ACS Catal. DOI: 10.1021/acscatal.2c01057

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