在有機化學反應中，氫在相鄰的飽和有機分子、不飽和有機分子之間傳遞是一種常見的反應過程，但是對于質量更大的原子，在不同有機分子中的來回轉移一般比較困難。有鑒于此，蘇黎世聯邦理工學院Bill Morandi、約翰內斯·古登堡大學Siegfried R. Waldvogel等發現，電催化方法能夠驅動烷基分子中相鄰碳原子上的一對氯原子/溴原子轉移到烯烴分子上，通過這種方法在制備精細化學品的過程中避免了生成毒性含鹵副產物。該項研究進展1月29日上線Science。
圖1. 電催化有機“穿梭”反應（Merging shuttle reactions and paired electrolysis for reversible vicinal dihalogenations, Science 371, 507–514 (2021)
同一天，Bill Morandi等在Nature Chemistry上報道了炔烴、酰氯的碳酰化反應相關研究進展。
第一作者：Yong Ho Lee
通訊作者：Bill Morandi
通訊作者單位：蘇黎世聯邦理工學院
氫甲?；磻尘?/span>
氫甲酰化反應能夠在不飽和底物中同時安裝C-H鍵和醛基，該反應在工業界/學術界中是最為重要的催化反應類型，考慮到構建C-C鍵的重要性，發展碳甲酰化反應，相當于在氫甲?；呋磻袠嫿–-H鍵的過程更換為構建C-C鍵，這種碳甲酰化反應為合成羰基有機分子提供了廣泛前景。但是，在碳甲?；磻?，目前需要以CO作為反應物，從而反應為四組分反應，因此發展直接的碳甲酰化反應有非常高的前景。
主要內容
有鑒于此，蘇黎世聯邦理工學院Bill Morandi等報道了一種Pd催化反應方法學，通過方便易得的芳基酰氯作為碳親核試劑/CO供體，通過與較高化學空間位阻的氫硅烷，從而實現炔烴的立體選擇性碳甲?；磻?。而且，作者將這種方法學進行拓展，實現了合成四種化學結構不同的羰基化產物，進一步展示了這種方法學在羰基化反應中的廣泛前景。
對此，麥吉爾大學Bruce A. Arndtsen對該工作的重要意義進行評述和亮點報道。
圖2. 酰氯作為類“CO”分子/親核試劑雙功能試劑的反應設計
反應優化
圖3. 反應實施和底物拓展（部分）
反應設計和發展。以二丙基乙炔、三異丙基硅氫、苯甲酰氯作為反應物，以2.5 mol % [Pd(ally)Cl]2/10 mol % TDMPP、2.5 mol % [Pd(ally)Cl]2/4.5 mol % BISBI作為催化劑體系，在130 ℃的PhCl中反應。其中TDMPP=三-(二甲氧基苯基)膦、BISBI=2,2’-二(二芳基膦甲基)聯苯。
反應衍生化
圖4. 反應衍生化（通過反應試劑分別實現碳甲?；?、碳酰化、氫甲?；漉；?/span>
反應衍生化。作者發現當對反應物中的酰氯分別使用芳基甲酰氯、烷基酰氯，i-Pr3Si-H替換為nBu3Sn-R，該反應能夠分別實現四種不同反應，分別為碳甲?；磻?、碳?；?、氫甲?；?、氫?；Ｕ故玖嗽摵铣煞椒ǖ那熬?，能夠獲得各種不同產物。
反應機理。該反應通過連續的（A）酰氯對Pd(0)氧化加成（B）CO向Pd轉移插入（C）炔分子插入（D）CO插入（E）硅烷轉金屬化多步反應過程進行催化反應。其中，該反應體系中具有多種可能的副反應，比如硅烷在中間體過程中形成醛、芳基烯烴、芳烴等。這幾種反應都是以往被發現是可行的路徑，在本文研究中，作者通過對催化劑調控，同時將參與反應的硅烷設計為具有較高位阻的結構，從而抑制副反應。
圖5. 反應機理
近期相關工作
蘇黎世聯邦理工學院Bill Morandi等報道了一種Pd催化分子間合成多官能團修飾的環丙烯酮方法學，該反應通過分子的shuffling過程，炔烴作為反應底物，以α,β-不飽和酰氯分別作為供CO分子、烯烴雙重作用，氫硅烷三種分子構建了三個C-C化學鍵。
圖6. 近期相關工作 Modular Cyclopentenone Synthesis through the Catalytic Molecular Shuffling of Unsaturated Acid Chlorides and Alkynes, J. Am. Chem. Soc. 2020 DOI: 10.1021/jacs.0c10832
參考文獻及原文鏈接
Yong Ho Lee?, Elliott H. Denton and Bill Morandi,* Palladium-catalysed carboformylation of alkynes using acid chlorides as a dual carbon monoxide and carbon source, Nat. Chem. 2021,
DOI: 10.1038/s41557-020-00621-x
https://www.nature.com/articles/s41557-020-00621-x
