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简单烯烃作为丰富且廉价的石油化工原料,被广泛应用于各个领域。在烷基链上次末端亚甲基和末端甲基位置含有官能团的化合物非常重要,主要是通过末端烯烃的直接Markovnikov或反Markovnikov氢官能化反应来制备。与末端烯烃相比,内烯烃也是非常丰富的石油化工原料,通常以异构体混合物的形式存在且更容易获得。在过去的十年中,通过过渡金属催化链行走来实现烯烃的远程氢官能化反应引起了广泛的关注,目前该策略主要给出官能化在导向基团附近的产物。然而,仅有一些关于内烯烃远程氢官能化反应生成官能化在末端甲基位置产物的例子被报道,并且官能化在次末端亚甲基位置产物的制备非常具有挑战性。 上海交通大学张万斌教授课题组长期进行过渡金属催化不对称氢化反应的研究,并基于对其中金属氢物种的理解,开展了一些金属氢催化烯烃异构和链行走官能化反应方面的研究。在前期工作基础上,该团队设计了一种铱催化内烯烃远端位点可调控氢芳基化反应,可以分别得到次末端亚甲基和末端甲基官能化的产物。近日,该团队报道了由两种不同配体控制的铱催化内烯烃远端位点可调控氢芳基化反应。
筛选到最优配体dcpe后,作者对底物适用性进行了考察:该催化体系具有良好的底物适用范围和官能团耐受性:非活化内烯烃,活化烯烃,各种各样的芳基底物以及天然产物的衍生物(51个例子,高达90%收率和 > 20:1位点选择性)。 末端甲基官能化的产物可以通过改变反应中所使用的配体来获得,并且催化体系也表现出优异的官能团兼容性和良好的底物适用范围(26个例子,高达92%的产率和 > 20:1的位点选择性)。 控制实验和DFT计算揭示了该反应历程:在烯烃底物2-苯基吡啶存在下,底物与铱催化剂发生C-H键氧化加成得到[Ir-H]物种,随后烯烃对[Ir-H]物种进行迭代的迁移插入和β-H消除实现烯烃的异构,得到中间体IM-4。从IM-4生成目标产物,有五种可能的反应途径。作者比较了五种可能的反应路径,发现路径3为最优:IM-4通过烯烃异构,得到末端烯烃/[Ar-Ir-H]络合物,随后的过程通过改进的Chalk−Harrod机理进行:末端烯烃迁移插入到Ir−C键中,然后发生C-H键还原消除得到支链选择性的氢芳基化产物,并且C-H键的还原消除是反应速率和位点选择性的决定步骤。 综上所述,张万斌教授团队通过调控配体,实现了铱催化内烯烃远端位点可调控的氢芳基化反应,该工作将促进内烯烃远端氢官能化新策略的发展,以实现烷基链上更具挑战性位点的官能化。 论文信息 Iridium-Catalyzed Remote Site-Switchable Hydroarylation of Alkenes Controlled by Ligands Fei Li, Yicong Luo, Jinbao Ren, Qianjia Yuan Deyue Yan, and Wanbin Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202309859
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