CRPS：镍催化非活化烯烃的区域选择性双碳官能团化 | Cell Press论文速递

物质科学

Physical science

近日，天津师范大学王超课题组首次报道了Ni催化非活化烯烃与芳基硼酸和卤代烃的2,1-双芳基和芳基烷基化反应。2021年9月22日，该研究以“Regioselective nickel-catalyzed dicarbofunctionalization of unactivated alkenes enabled by picolinamide auxiliary”为题，发表在Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports Physical Science上。天津师范大学王升昊、罗纯为该文共同第一作者，王超为通讯作者。

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研究亮点

1.首次报道了Ni催化非活化烯烃与芳基硼酸和卤代烃的2,1-双芳基和芳基烷基化反应。

2.优秀的区域选择性和官能团耐受性。

3.廉价易得的催化剂和反应原料。

成果简介

近年来，过渡金属催化的三组分烯烃双官能化成为一个研究热点。镍催化剂由于其廉价易得和优异的反应性质，引起了科学家的广泛关注。然而，大部分Ni催化的烯烃双官能团化反应是通过氧化加成启动的Ni(0)/Ni(II)催化机理，得到1,2-选择性的双官能团化产物。近日，天津师范大学王超课题组报道了镍催化吡啶酰胺（PA）导向的高烯丙基胺的2,1-双芳基化和芳基烷基化反应（图1）。该反应中采用的芳基硼酸亲核试剂相较于其他有机锌等金属试剂具有高官能团耐受性、易于操作等优点。同时，该文也报道了实现烯烃芳基烷基化反应的一个新途径。

图1. 镍催化吡啶酰胺（PA）导向的高烯丙基胺的双碳官能团化

底物的拓展及反应适用性研究

双芳基化反应对于多种活泼官能团都具有良好的耐受性，杂芳环硼酸和卤代物也能很好的兼容。对于烯烃底物，末端烯烃和内烯烃均能得到区域选择性的双芳基化产物。α-或β-取代的末端烯烃也能顺利的反应，并取得了很好的非对映选择性（图2）。将芳基碘换成烷基卤代物，更具挑战性的芳基烷基化反应也能成功进行，并得到不错的收率（图3）。

图2. 双芳基化的底物范围

图3. 芳基烷基化的底物范围

该反应能放大量到克级规模，PA导向基团几乎可以定量脱去，产物可以进一步发生C-H官能化反应合成更复杂的化合物（图4）。通过我们的方法，还可以高效地合成一种抗肿瘤药物（原文献需要8步，总产率6%）。

图4. 合成应用

机理研究

通过一系列控制实验和电子顺磁共振（EPR）实验，作者提出了Ni(I)/Ni(III)催化循环的反应机理（图5）。反应是由Ni(I)引发的，发生转金属化后得到Ni(I)-Ar2物种。之后，烯烃迁移插入形成镍金属环，再通过氧化加成形成镍（III）物种。最后，从Ni(III)中心进行还原消除并进行配体交换，生成双官能团化产物，并再生活性Ni(I)催化剂。

图5. 机理研究

小结

本课题组首次报道了镍(II)催化的PA导向的高烯丙基胺类衍生物的2,1-双芳基化和芳基烷基化反应研究。在该反应中，作者采用了易于操作的有机卤化物及芳基硼酸作为官能化试剂，并提出了Ni(I)/Ni(III)催化循环过程。此外，我们实验室正在对芳基硼酸参与的烯烃其他双官能团化反应进行研究中。

相关论文信息

论文原文刊载于CellPress细胞出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science上，点击“阅读原文”查看论文

▌论文标题：

Regioselective nickel-catalyzed dicarbofunctionalization of unactivated alkenes enabled by picolinamide auxiliary

▌论文网址：

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(21)00289-7#%20

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2021.100574

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