曼徹斯特大學David J. Procter等報道總結SmI2催化劑的發展歷史。1977年人們發現SmI2催化劑,這種試劑能夠通過Sm和碘乙烷之間反應生成,試劑通常為深藍色溶液。取用SmI2溶液需要惰性氣體保護,避免Sm(II)氧化生成沒有催化活性的Sm(III)。在過去的40年間,SmI2通常表現為“內球單電子還原劑”,并且需要與有機分子結合隨后再轉移電子。
本文要點
當SmI2在反應中作為提供單電子時,能夠在溫和的反應條件下生成開殼自由基物種,并且能夠用于構筑具有較高挑戰性的串聯催化反應過程,從而在一個簡單步驟實現構筑復雜結構有機分子。雖然一個Sm(II)中心只能提供一個電子,但是當使用比例更多的試劑能夠發生自由基極性翻轉現象(將自由基轉變為陰離子),從而拓展了SmI2能夠催化的反應類型。
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SmI2催化劑雖然具有優異的性質,但是其通常需要使用過量的SmI2,這是SmI2作為催化劑的一個嚴重缺點。但是關注這個缺點的相關報道非常少。雖然1996年Endo等成功的使用催化量SmI2與高于化學計量比的Mg(作為還原劑)實現了醛和酮之間偶聯,但是該反應仍缺乏普適性和較好的選擇性。
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2019年,Procter等發展SmI2催化體系能夠避免使用高于化學計量比的還原劑,這種體系是自由基接力催化體系,該體系中試劑生成自由基物種能夠通過反應再次生成一個自由基。該體系的關鍵包括:與酮的羰基配位能夠可逆的生成羰基自由基;自由基與烯烴/炔烴之間交叉偶聯;生成的自由基物種回彈到Sm烯醇中間體;通過自由基反向轉移重新生成SmI2。
參考文獻
Romano, C., Mansell, J.I. & Procter, D.J. A blueprint for catalysis. Nat. Chem. 16, 478 (2024)
DOI: 10.1038/s41557-024-01438-8
https://www.nature.com/articles/s41557-024-01438-8