Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)反應(yīng)自誕生以來，一直是化學(xué)家們迅速多樣化化學(xué)原料的首選方法，特別是利用易獲得的有機(jī)硼核苷。然而，盡管芳基鹵化物是最常用的親電體，許多研究已經(jīng)嘗試將C?O鍵作為假鹵化物，例如存在于酚及其衍生物中的那些。此外，另一個(gè)重要目標(biāo)是開發(fā)能夠更好地利用脂肪族偶聯(lián)伙伴的方法，以實(shí)現(xiàn)靈活的sp3雜化碳鏈的構(gòu)建。脂肪族醇的交叉偶聯(lián)結(jié)合了這兩個(gè)研究方向，但這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段。
當(dāng)前的策略主要限于使用帶有相鄰π體系的底物，例如芐基或烯丙基醇。簡單脂肪族醇的偶聯(lián)通常需要化學(xué)計(jì)量試劑來首先將醇轉(zhuǎn)化為活化的中間體，然后再進(jìn)行功能化。最近，Lewis酸/過渡金屬雙催化已經(jīng)成為一種替代策略，避免了不希望的活化試劑的使用。作者團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)了一種通過鎳和鉍雙催化的Suzuki-Miyaura芳基化反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了脂肪族醇的偶聯(lián)。然而，這種反應(yīng)僅限于三級(jí)醇的功能化，底物活化的機(jī)制尚不明確。
所有Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵步驟是氧化加成。常見的途徑包括通過三中心過渡態(tài)進(jìn)行的協(xié)同加成、SN2型路徑和自由基機(jī)制。相較而言，通過SN1型機(jī)理進(jìn)行的C?X鍵（X=I, Br, Cl, F, OR）的氧化加成很少被作為一種可能性。為了擴(kuò)展脫氧芳基化反應(yīng)中可參與的醇的范圍以及探討SN1樣氧化加成的可行性，作者團(tuán)隊(duì)決定利用β-硅效應(yīng)，這一現(xiàn)象描述了當(dāng)碳正離子位于硅原子β位時(shí)，其穩(wěn)定性增強(qiáng)。（圖1A）
圖片來源：JACS
本研究開發(fā)了一種利用β-硅效應(yīng)的Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)方法，實(shí)現(xiàn)未保護(hù)的一、二、三級(jí)醇的芳基化反應(yīng)。（圖1B）作者采用了一種雙金屬催化體系，利用二甲基二氯硅烷（Me2SiCl2）作為唯一的化學(xué)計(jì)量活化劑，與底物預(yù)混生成反應(yīng)性硅醚中間體。通過對(duì)鎳(0)、鎳(I)和鎳(II)-NHC配合物的表征，發(fā)現(xiàn)這些配合物作為雙齒配體具有相對(duì)較大的咬合角，這對(duì)于促進(jìn)脂肪族醇的脫氧芳基化可能至關(guān)重要。
具體的實(shí)驗(yàn)步驟包括：首先，在Bi(OTf)3、Me2SiCl2和K3PO4存在下，在室溫下攪拌醇底物15分鐘，然后加入鎳催化劑和苯硼酸酯（PhBpin），在70°C下反應(yīng)。而新型雙咪唑鎓NHC配體L1的發(fā)現(xiàn)對(duì)于反應(yīng)性至關(guān)重要，能夠以86%的產(chǎn)率生成芳基化產(chǎn)物。（圖2）
圖片來源：JACS
本研究開發(fā)了一種新的Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)方法，能夠有效地實(shí)現(xiàn)一、二、三級(jí)醇的芳基化反應(yīng)。這種方法利用了β-硅效應(yīng)，通過形成穩(wěn)定的碳正離子中間體，從而可能代表了一種SN1型機(jī)制的氧化加成反應(yīng)。這是Suzuki-Miyaura反應(yīng)中少見的以碳正離子作為中間體的實(shí)例，提供了一種與傳統(tǒng)自由基路徑互補(bǔ)的替代方案。此外，通過使用二甲基二氯硅烷作為活化劑，本研究展示了不需要預(yù)先活化醇底物的有效反應(yīng)途徑，簡化了反應(yīng)步驟，提高了反應(yīng)效率。新型雙咪唑鎓NHC配體L1的引入，對(duì)反應(yīng)性能起到了關(guān)鍵作用，進(jìn)一步豐富了NHC配體在過渡金屬催化中的應(yīng)用前景。
這一研究不僅在基礎(chǔ)化學(xué)理論上有重要意義，還可能在有機(jī)合成、藥物化學(xué)和材料科學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用潛力。通過進(jìn)一步的研究，探索這種方法在其他類型底物和反應(yīng)中的適用性，將為化學(xué)合成提供更多的工具和方法，推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新。
標(biāo)題：An SN1-Approach to Cross-Coupling: Deoxygenative Arylation Facilitated by the β-Silicon Effect
作者：Adam Cook, Aishabibi Kassymbek, Aref Vaezghaemi, Carlos Barbery, and Stephen G. Newman*
鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c03197
