苯并环丁烯是一种重要的双环骨架,其广泛存在于天然产物和药物分子中,例如 artocarpol C和已上市药物的药物分子ivabradine。苯并环丁烯受热易开环生成反应活性高的邻醌二甲烷,并且该反应已经广泛应用于天然产物合成以及材料科学中。因此,对于苯并环丁烯的合成引起化学家们的广泛关注,针对它的合成,也有很多相关的方法报道出来;其中,Pd 催化的苯并环丁烯的合成涉及了一个分子内 C-H 活化是对这一领域的有效补充。
近期,瑞士洛桑联邦理工学院祝介平教授课题组发展了一种实用的钯催化的有机硼试剂和烯烃的环加成反应,实现了苯丙环丁烯的模块式合成,有效地避免了特殊底物的预先制备和解决了底物适用性受限的问题。
通过控制实验和理论计算,作者提出了二价钯和四价钯的催化循环,首先,有机硼试剂和钯进行转金属化,再对烯烃的双键进行一个迁移插入,外加的氧化剂将二价钯氧化成四价钯,接着进行一次苯环上的碳氢键活化,最后通过还原消除得到目标产物。、
在确定好反应条件后,作者对底物的适用性进行了考察。如图所示,常见的官能团在该反应种都能很好的兼容,以较高的反应效率得到各种取代的苯并环丁烯。
在考察完了有机硼试剂的底物适用性之后,作者开始考察烯烃的底物普适性。同样地,带有多种官能团的烯烃底物,也能很好的参与反应,以中等至较好的产率得到目标产物。但是值得说明的是,烯烃的底物范围主要集中于邻位亚甲基双取代的烯烃底物,这也是该转化的一个比较大的局限。
此外,作者在文章中给出了适用性不好的底物例子。从KIE实验得出,反应中的碳氢键活化可能不是该反应的决速步骤。最后,通过理论计算解释了该反应的溶剂效应,进一步提供了该反应的为反应过程和机理。综上,瑞士洛桑联邦理工学院祝介平教授课题组发展了一种实用的钯催化的有机硼试剂和烯烃的环加成反应,实现了苯丙环丁烯的模块式合成,有效地避免了特殊底物的预先制备,扩大了苯丙环丁烯的合成方法和应用途径。
DOI:10.1021/jacs.2c03565