碳-碳鍵的構建在有機合成中具有重要意義，尤其是通過芳香化合物的多取代來構建復雜分子結構。這類反應不僅能夠高效地為藥物合成提供多樣化的化合物來源，同時也是開發新型材料化學的重要方法。在過去幾十年中，過渡金屬催化交叉偶聯反應成為有機合成的核心技術，尤其是鈀催化的交叉偶聯反應，已經在多個領域得到廣泛應用。
傳統的鈀/降冰片烯（Catellani反應）是多功能化芳香化合物的主要手段，能夠同時在碳-碘鍵的鄰位（ortho）和原位（ipso）進行官能團化。（圖1a）然而，在這一催化體系下，芳碘的C(sp2)-I還原消除反應應用較少，限制了該方法的廣泛適用性。因此，開發能夠重新構建碳-碘鍵的反應模式具有極大的潛力，特別是在不破壞該鍵的前提下進行鄰位功能化，可以為復雜多取代芳香分子的合成提供全新途徑。
圖片來源：JACS
盡管近年來已有一些研究團隊對芳碘化合物的C(sp2)-X還原消除進行了探索，但這類反應仍面臨反應效率低、底物適用性有限等挑戰?；诖?，本研究著力于通過鈀催化體系的創新設計，解決傳統方法在鄰位烷基化中的不足，提供一種更加高效且具有普適性的反應體系。
本研究開發了一種全新的鈀催化雙配體體系，通過結合烯烴與三烷基膦配體的協同作用，實現碘代芳烴的鄰位烷基化反應。（圖1e）研究者通過引入一種環狀烯烴硫配體，促進了鈀催化的鄰位烷基化反應，而體積較大的三烷基膦配體則有助于實現高效的C-I還原消除。
在實驗中，作者首先測試了不同類型的烯烴和膦配體組合，并通過一系列有機鈀中間體的分離與表征，揭示了雙配體在反應機制中的協同作用。實驗結果表明，環狀硫配體促進了鄰位C-H活化，三烷基膦配體則推動了C-I還原消除步驟的順利進行。最終，作者通過對碘代芳烴底物進行一系列鄰位烷基化實驗，優化了反應條件，確保了較高的產物收率。
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圖片來源：JACS
本研究所開發的雙配體協同鈀催化體系為Catellani反應的進一步擴展提供了全新可能。傳統的Catellani反應主要局限于芳碘化合物的原位官能團化，而本研究通過引入C-I還原消除步驟，成功地實現了碘代芳烴的鄰位功能化，這不僅擴展了鈀催化反應的適用范圍，還為其他具有重要合成價值的芳香化合物的構建提供了新的策略。
這一創新性催化體系在合成多取代芳香化合物方面表現出獨特的優勢，特別是在藥物化學和材料科學領域，能夠為復雜分子結構的高效構建提供新的路徑。同時，該研究所揭示的雙配體協同機制也為其他金屬催化反應的設計和開發提供了有力的理論基礎，進一步推動了過渡金屬催化體系的多樣化應用。因此，本研究不僅在基礎有機合成研究中具有重要價值，還為實際應用提供了可操作的創新方法。
標題：Dual Ligand Enabled Pd-Catalyzed Ortho-Alkylation of Iodoarenes
作者：Xiao-Xia Wang and Lei Jiao*
鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c06544
