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三价膦是有机膦化学家族中非常重要的成员。作为配体在过渡金属催化中得到了广泛的应用。此外,它还在有机催化,FLP化学,农药和材料化学等领域发挥着重要作用,展现了其广泛的应用潜力。然而,由于合成方法的匮乏,含烷基取代基的三价膦的研究相对较少,这也大大限制了其应用前景。 经过十几年的努力,加拿大麦吉尔大学李朝军教授课题组开发了HOME (Hydrazone as Organo-Metallic Equivalent)-化学。该化学利用水合肼和羰基化合物生成的腙作为烷基碳负离子等价物,与各种碳亲电试剂发生反应,构建Csp3−C 键。近日,作者首次将HOME-化学成功应用于sp3碳-杂键的构筑,使用廉价金属镍和氮杂环卡宾的催化体系,实现了腙和氯化膦之间的Csp3−P(III)偶联反应,方便地制备三价烷基膦化合物。为了便于分离和表征,生成的烷基膦被进一步转化为硫化物或膦硼复合物。
在最优反应条件下,作者对腙底物和氯化膦底物的适用范围进行了考察。实验结果表明,含有不同取代基的苯基腙、萘基腙、烯基腙和活化的烷基腙基本都能够很好地与氯化膦发生偶联反应。而未活化的烷基腙和酮腙的反应效率较低。此外,氯化膦底物的位阻效应对反应效率有较大影响,大位阻底物会不利于偶联反应的进行。烷基氯化膦和芳基氯化膦均可顺利地进行反应。 作者对该反应的实用性进行了考察,扩大反应规模至4毫摩尔后仍能取得良好的收率。所得到的膦硫化物和膦硼复合物易于进行脱硫或脱硼反应,转化为有价值的游离三价膦化合物。此外,膦硼复合物还可方便地制备得到稳定的三价膦HBF4盐。以上结果表明该反应具有良好的应用前景。 作者认为该催化反应始于活性的一价镍物种A,A历经转金属化,氧化加成,还原消除反应生成中间体B,并再次转化为活性物种A,完成催化循环。在碱的辅助下,中间体B释放N2,生成三价烷基膦偶联产物6,进而转化为硫化物或膦硼加合物。
在该工作中,李朝军教授课题组成功开发了镍催化的简单腙和氯化膦之间的偶联反应,该反应能够便捷地制备三价的烷基膦化合物。此外,进一步发展该反应的不对称版本具有重要的意义,可以方便地获得具有P-手性的膦化物,相关工作已经在进行中。该反应不仅开拓了构筑C(sp3)−P(III)键的新策略,也为利用HOME-化学构筑其它类型的sp3碳-杂键提供了启示。 论文信息 Csp3−PIII Bond Formation via Cross-Coupling of Umpolung Carbonyls with Phosphine Halides Catalyzed by Nickel Dr. Ruofei Cheng, Prof. Dr. Chao-Jun Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202301730
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