【有机】Angew：二氮杂环磷烯（DAPs）催化芳基卤化物的自由基加成反应

21世纪初，随着Gudat课题组对二氮杂环磷烯（DAP）P-H键的氢解离能的报道，出现了DAPs的化学计量还原反应。近些年，利用DAPs实现有机卤化物（碘和溴）的自由基加成反应成为了一个新兴的领域。2020年，Speed课题组报道了室温下DAP介导的自由基环化反应（Scheme 1，eq 1）。随后，Yang和Cheng课题组利用AIBN引发，在DAP存在下实现了芳基卤化物（碘和溴）的自由基脱卤环化反应（Scheme 1，eq 2）。2022年，Cramer课题组利用DAP前体2，并使用路易斯碱和HB(pin)作为终止还原剂实现了芳基溴化物的自由基环化反应（Scheme 1，eq 3）。最近，加拿大达尔豪斯大学Alexander W. H. Speed课题组报道了利用可见光引发，PhSiH₃作为终止还原剂，DAPs催化芳基卤化物与烯烃的分子内或分子间自由基加成反应。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202204088上（Scheme 1，eq 4）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先，作者对DAP卤化物转化为DAP氢化物的过程进行探索（Scheme 2）。发现当使用5当量PhSiH₃和Cs₂CO₃在氘代乙腈中室温反应30分钟即可以87%的产率实现DAP卤化物3到DAP氢化物1的转化。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

随后，作者对DAPs催化芳基卤化物的自由基加成反应进行尝试并对条件进行筛选（Table 1）。通过实验主要得出以下结论：1）蓝光的引发是至关重要的；2）Cs₂CO₃和TEA的加入可以有效促进反应的转化；3）芳基氯化物在最优条件下没有反应活性；4）反应可以放大至1.0 mmol规模而产率基本保持。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在得到了最优反应条件后，作者对该反应的底物范围进行了探索，实验结果证明，该反应具有很好的底物适应性，许多不同基团的底物都可以顺利进行此反应且产率良好。值得注意的是，除了分子内的自由基加成反应外，芳基卤化物与烯烃的分子间加成也可以顺利实现（Scheme 3）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

为了对潜在相关物种1、二聚体12a和磷正离子13的还原能力进行比较，作者进行了循环伏安实验（CV）（Scheme 4）。实验表明，这些物种表现出复杂和不可逆的氧化还原特性，且每个化合物的还原波在-1.75 V左右，并且磷正离子13是最强的。随后作者对光在此反应中的作用进行了进一步的探索（Scheme 4）。实验结果表明光可能不仅仅可以引发反应，被光激发的DAPS还可能具有更快的氢原子转移速率。最后作者提出了此反应可能的反应机理（Scheme 4）：首先，由1在光引发下产生自由基物种12b；随后12b从6a中攫取溴原子形成溴化物3；接着芳基自由基中间体15a发生自由基环化得到烷基自由基中间体15b；而同时3与Cs₂CO₃和PhSiH₃反应再次形成1；接着1可以与15b反应生成产物8a并再生12b。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

总结

达尔豪斯大学 Alexander W. H. Speed课题组报道了DAPs催化芳基卤化物与烯烃的分子内或分子间自由基加成反应。该反应由可见光引发，PhSiH₃作为终止还原剂，并且Cs₂CO₃和TEA的加入可以有效促进反应的转化。此工作与Cramer小组的工作将会进一步促进二氮杂环磷烯化学的发展。

论文信息：

Diazaphospholene-Catalyzed Radical Reactions from Aryl Halides

Robert D. Riley, Blake S. N. Huchenski, Karlee L. Bamford, Alexander W. H. Speed*

Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.202204088

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