各种硅基化试剂合成的发展促进了过渡金属催化的烯烃硅基化反应。过去几十年，烯烃的硅氢化反应通常使用硅烷作为硅试剂，这一反应通常再M-H对烯烃插入的一步具有选择性的挑战，并且只能实现单一官能团化。另一方面，Si-M（Si, Mg, Zn, B）试剂的合成，使得硅原子上极性反转（呈带负电荷），这些试剂在过渡金属催化下作为亲核试剂，与烷基亲电试剂实现烯烃的硅化烷基化反应，具有很好的区域选择性和化学选择性（图1）。然而这类Si-M试剂发展得很少，且合成和保存通常比较困难，对空气敏感等问题。
图1
近日，Knochel小组发展了将芳基锌试剂Ar‒ZnX (X = Cl, Br, I)中的卤素换为羧酸阴离子可以增加其在空气中的稳定性，并且可以很好地完成Negishi偶联，在这一启发下，本篇文献作者苏州大学李杰教授团队发展了一种特戊酸根阴离子稳定的Si-Zn试剂，由Si-Li试剂和Zn(OPiv)2通过转金属化合成，对空气和水稳定，该试剂为固体使用方便（图2）。作者使用该试剂完成了Ni催化的三组分反应，实现了烯烃的硅基烷基双官能团化。
图2
首先，作者使用特戊酸根离子稳定的硅锌试剂，分别筛选了烷基卤化物以及苄基卤化物参与该三组分反应的条件（图3）。
图3
接着作者做了关于Si-Zn-OPiv试剂参与该反应的动力学实验，验证该试剂阴离子对反应的影响。实验证明其余卤素以及1j羧酸根离子稳定的硅锌试剂反应速度和产率都不如OPiv阴离子。
图4
筛选完最优条件后，作者对底物普适性进行了考察，包括烷基碘化物以及苄基溴化物两部分底物考察（图5）。反应产率及官能团耐受性良好。
图5
为了探索反应机理，作者做了如下机理验证实验（图6），加入TEMPO反应未得到目标产物；自由基钟实验：使用三元环的烷基的碘化物时得到一部分三元环开环变成双键的产物；并且反应体系中加入过量的苄基溴化物时，发现了溴化物自身偶联的产物。这些实验验证了反应很可能是通过自由基机理。
同时，该反应不仅实现双官能团化，在某些条件下也能实现硅氢化反应。为了进一步探究8-氨基喹啉反应机制，作者研究了顺磁性Ni(II)（68）的反应性，它也能成功催化该反应。基于此，作者提出了如下机理循环：首先由Ni(I)与底物形成活性物种，硅锌试剂与过渡金属转金属化，M-Si对双键迁移插入，随后烷基卤化物与催化剂物种发生单电子转移生成Ni(II)和烷基自由基，再通过自由基重组得到Ni(III),再还原消除得到Ni(I)和产物。
图6
此外，作者还考察了该反应在天然产物和类药物分子的后期功能化中的潜在应用（图7）。
图7
总结：作者发展了一种用盐稳定的甲硅烷基新戊酸锌硅基化试剂，该试剂在烯烃的甲硅烷基化双官能化中表现出对空气和水分稳定性以及独特的反应性。借此，作者开发了一种实用的螯合辅助镍催化烯烃的区域选择性烷基和苄基甲硅烷基化反应，获得具有广泛底物范围和广泛官能团耐受性的烷基硅烷产物。
文章链接：10.1002/anie.202202379
