图1 （图片来源：Nat. Commun.）

反应条件优化（图2）。Ni(cod)₂（2.5 mol%）和PCy₃（5 mol%）为最优的催化剂和配体。在KO^tBu（25 mol%）、PhB(OH)₂（25 mol%）的条件下，反应以接近当量的收率得到目标产物。值得注意的是，除苯硼酸外，其他芳基硼酸酯也具有促进作用，并且活泼的氢质子不是必须的。在没有催化剂存在的条件下，通过硼谱监测苯硼酸与各个反应试剂相互作用发现：苯硼酸+叔丁醇钾+N-磺酰基胺可产生N-磺酰胺硼酸盐，而苯乙烯没有影响。核磁谱图和元素分析结果支持推测的硼酸盐的结构。此外，作者尝试多种具有活泼氢的化合物代替苯硼酸作为添加剂，均没有促进作用（例如：苯酚+叔丁醇钾得到少量目标产物，单独添加苯酚无法得到产物）。此前，南开大学周其林课题组、叶萌春课题组等报道了Brønsted酸（如TsNH₂、PhB(OH)₂、PhOH等）能够促进镍杂环中间体的开环。受此启发，作者认为N-磺酰胺硼酸盐能够通过转金属形式的胺基交换来促进镍杂环中间体的开环。

图2 硼试剂的促进作用及关键活性物种磺酰胺硼酸盐

（图片来源：Nat. Commun.）

该反应具有广泛的底物适用范围，各种苄胺、烷基胺、芳基烯烃及非活化烯烃均可以顺利进行反应。此外，反应也具有较好的官能团兼容性，如氟、三氟甲基、醚、酮、酯、胺、酰胺以及吲哚、呋喃、噻吩、喹啉等杂环均能很好地兼容。

不对称催化（图3）：在上述工作的基础上，作者进一步实现了镍催化烯烃的对映选择性氢烷基化反应。在NiBr₂·dme和手性单膦配体的催化作用下，反应能够以中等以上的收率和良好的对映选择性得到目标产物，实现由简单一级烷基胺到手性烷基胺的直接转化。

图3 不对称催化反应底物表

（图片来源：Nat. Commun.）

综上，西湖大学石航课题组报道了镍催化烯烃与磺酰胺的氢烷基化反应。碱性条件下原位生成的磺酰胺硼酸盐络合物能够有效促进镍杂环中间体的开环，显著提高该催化体系的效率。另外，作者发展的这一对映选择性氢烷基化反应也为手性烷基胺的合成方法提供了一种补充。该研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省引进领军型创新创业团队及中国博士后科学基金等项目的资助。

相关工作：石航课题组报道了镍-膦配体催化N-磺酰基胺的α-烯基化反应及不对称催化版本（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 4154）；南开大学叶萌春课题组报道了膦和卡宾双配体促进的镍催化N-磺酰基胺的α-烯基化反应（Nat. Commun. 2021, 12, 3800）。

论文信息：

Ni-catalyzed hydroalkylation of olefins with N-sulfonyl amines

Xiao-Biao Yan, Lun Li,Wen-Qiang Wu, Lun Xu, Ke Li, Yu-Cheng Liu & Hang Shi

Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-021-26194-y

石航

 石航，1985年生，2013年获得北京大学有机化学博士学位。2013‒2015年在美国Harvard大学从事博后研究，其间在Massachusetts General Hospital（MGH）从事放射化学研究。2015‒2018年在美国Scripps研究所从事博士后研究。2018年9月回国，现任西湖大学理学院特聘研究员。

        博士期间的研究工作集中于新型金催化串联环化反应的研究，及探索该方法在活性天然产物全合成中的应用。博士后期间，通过钯催化剂的转移活化策略，分别发展了对芳香化合物的原位硼化/邻位胺化、间位氯化、远程（对位、跨环）芳基化，以及远程不对称官能团化。此外，发展了氟-18标记二氟甲基芳香化合物的普适性方法。相关研究成果分别以第一作者发表于Nature、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem., Int. Ed.等期刊。目前的研究方向包括以对反应机理的研究来开发新颖的过渡金属催化剂，探索高效的化学转化方法及功能分子的合成方法。