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原創丨彤心未泯（學研匯 技術中心）
編輯丨風云
交叉偶聯反應是現代有機合成中最重要的轉化之一。盡管考慮到不同的反應方案，已報道的(雜)芳基鹵化物和親核試劑的偶聯范圍非常大，但不同化合物的反應條件差異很大，需要重新逐個優化反應條件。
有鑒于此，德國雷根斯堡大學Indrajit Ghosh（一作兼通訊）等人介紹了在可見光驅動的氧化還原反應條件下，用于一般C(sp2 ) -(雜)原子偶聯反應的鎳自適應動態均相催化(AD-HoC)。該催化體系的自調整性質允許在交叉偶聯反應中對幾十種不同類型的親核試劑進行簡單的分類。這在9個不同的成鍵反應(C(sp2)-S，Se，N，P，B，O，C(sp3、?sp2、sp)，Si，Cl)和數百種合成反應中在可預測的反應條件下得到了綜合證明。催化反應中心和條件因所加入的親核試劑或所需的廉價胺堿的不同而不同。
常用親核試劑的一般分類
作者報告了自適應動態在可見光驅動的氧化還原反應條件下，鎳的均相催化(AD-HoC)用于一般C(sp2)–(het)原子偶聯反應。作者總結了常用親核試劑的一般分類以及在光氧化還原反應條件下使用 AD-HoC 與鎳進行偶聯反應的工作策略。成功的交叉偶聯反應分別依賴于環己胺或 1,1,3,3-四甲基胍 (TMG) 作為添加劑的存在。它們的存在協調了具有催化能力的鎳配合物的形成和親核試劑的協調，以實現有效的交叉偶聯反應。
圖 鎳與AD-HoC進行交叉偶聯反應的常用親核試劑的一般分類
C(sp2)–Br交叉偶聯反應中的親核試劑范圍
作者從代表C(sp2)–S交叉偶聯反應中的環己硫醇開始合成研究，親核試劑顯示出與鎳配位的主要趨勢。DABCO的加入顯著加速了反應，以極佳的產率得到所需的產物。同樣，亞砜亞胺、苯甲脒和一系列雜環，顯示出類似的反應模式，以良好到極好的分離收率提供所需的產品。值在可見光驅動的氧化還原反應條件下，AD-HoC與鎳對一系列與陰離子的偶聯反應非常有效，允許將廉價的商業大宗化學品有效轉化為有價值的官能團。使用氰酸鈉或疊氮化鈉作為親核試劑，可以將簡單的陰離子有效地原位轉化為有價值的官能團。
圖 C(sp2)–Br交叉偶聯反應中的親核試劑范圍
官能團與雜院芳烴的嫁接
作者通過實驗結果表明無需任何常規配體、堿或添加劑即可實現成功的交叉偶聯反應。通過二級質譜證實了含有Ni(I)和Ni(III)物質及其相互連接的多核復合物的形成。在光氧化還原催化反應條件下，Ni(II)物種被還原為Ni(I)絡合物，這允許（雜）芳基鹵化物氧化加成形成Ni(III)物種。隨后的還原消除產生相應的交叉偶聯產物。
圖 使用簡單的親核試劑/陰離子將有價值的官能團嫁接到（雜）芳烴上
合成轉化實例
在可見光驅動的氧化還原反應條件下，含鎳的AD-HoC被證明可高效用于復雜生物相關分子的功能化或合成雜芳烴、藥物以及有價值的藥物和農藥中間體，涵蓋了美國食品和藥物管理局批準的藥物中發現的許多特權基序。應用包括氨基酸、核苷和藥物在其各自的S、N或O原子處的（雜）芳基化。當轉向雙功能化反應，形成一個或兩個不同的化學鍵以快速構建分子復雜性時，AD-HoC與鎳和可見光驅動的氧化還原過程的簡單性、多功能性和可預測性變得更加明顯。
圖 生物相關分子的功能化、以及兩步合成轉化的示例
參考文獻：
Ghosh, I., Shlapakov, N., Karl, T.A. et al. General cross-coupling reactions with adaptive dynamic homogeneous catalysis. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06087-4
