因普遍存在于活性藥物成分和有機(jī)材料中，（雜）二芳基骨架的制備受到研究人員的廣泛關(guān)注。除了無(wú)需過渡金屬催化的二芳基化合物的合成方法外，近年來(lái)非貴金屬催化劑也備受矚目，尤其是儲(chǔ)量豐富的銅、鎳、鐵，并且銅、鎳或鐵催化的雜芳烴直接C-H芳基化反應(yīng)已取得了一些進(jìn)展。苯并噻吩作為一類重要的雜環(huán)化合物，早已被應(yīng)用于活性藥物成分和光電子器件的制備。然而，與眾多鈀或銥催化的文獻(xiàn)相比，利用廉價(jià)金屬催化苯并噻吩的C-H芳基化反應(yīng)的研究仍很少。僅Daugulis和Nakamura課題組分別報(bào)道過銅和鐵催化的苯并噻吩的C-H苯基化反應(yīng)。近日，法國(guó)里昂第一大學(xué)Jér?me Canivet課題組報(bào)道了首例鎳催化的苯并噻吩的C-H芳基化反應(yīng)。該體系對(duì)2-苯并噻吩具有完全區(qū)域選擇性。相關(guān)研究成果發(fā)表在Green Chem.上（DOI: 10.1039/D0GC00917B）。
起初，作者對(duì)該反應(yīng)的最適條件進(jìn)行探索。通過對(duì)多種條件如催化劑、堿等進(jìn)行篩選，作者發(fā)現(xiàn)以氯化鎳作催化劑、聯(lián)吡啶為配體、LiHMDS為堿，苯并噻吩和碘苯在甲苯中于120 ℃反應(yīng)，可區(qū)域選擇性地得到2-苯基苯并噻吩，收率為60%。與甲苯相比，NiCl2(bpy)催化劑在醚類溶劑中活性更高，在1,4-二氧六環(huán)中的收率最高達(dá)到85%。對(duì)照實(shí)驗(yàn)證明了鎳鹽和LiHMDS的重要性。
（來(lái)源：Green Chem.）
接著，在最優(yōu)條件下，作者考察了苯基碘化物的適用范圍。鄰、間、對(duì)位連有不同取代基的碘苯可以良好至優(yōu)異的收率得到偶聯(lián)產(chǎn)物。吡啶基、萘基等雜環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴也可有效地用于制備具有π-離域分子的有機(jī)骨架。接著，作者探究了苯并噻吩的普適性。C5、C6和C7位上多種取代基都是可以耐受的，且不受電子性質(zhì)的影響。多種雜芳基聯(lián)苯產(chǎn)物能以中等至優(yōu)異的收率獲得。
（來(lái)源：Green Chem.）
此外，噻吩、硒酚以及苯并呋喃在C2（和/或C5）位也可以順利發(fā)生芳基化，產(chǎn)物的收率適中（Scheme 3）。
（來(lái)源：Green Chem.）
作者隨后對(duì)機(jī)理進(jìn)行了研究。Scheme 1的對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明LiHMDS可能是苯并噻吩-鎳體系反應(yīng)的關(guān)鍵元素。作者猜測(cè)LiHMDS的獨(dú)特作用不僅是由于其在溶液中能生成鋰化苯并噻吩（BT-Li）。為了深入了解苯并噻吩的脫質(zhì)子過程，作者設(shè)計(jì)了不同的氘代實(shí)驗(yàn)。首先，在標(biāo)準(zhǔn)條件下苯并噻吩與LiHMDS反應(yīng)，然后經(jīng)氘代甲醇猝滅后，僅檢測(cè)到微量的氘代苯并噻吩（Scheme 5a）。這表明反應(yīng)溶液中幾乎不存在鋰化苯并噻吩。在第二組實(shí)驗(yàn)中，在N-氘代六甲基二硅氮雜烷（D-HMDS）存在下，苯并噻吩與LiHMDS反應(yīng)，再經(jīng)甲醇或氘代甲醇猝滅，苯并噻吩的氘代率約為43-44%（Scheme 5b）。這證明質(zhì)子化和鋰化的苯并噻吩物種之間存在動(dòng)態(tài)平衡，且傾向于質(zhì)子化（氘代）形式。最后，作者對(duì)苯并噻吩在LiHMDS和D-HMDS存在下進(jìn)行了H-D交換和D-H交換的平行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明兩者的動(dòng)力學(xué)曲線差異較小（Scheme 5c）。因此，作者推測(cè)盡管LiHMDS的pKa值較低，但它能在一定程度上使苯并噻吩脫質(zhì)子，并且這種脫質(zhì)子/鋰化反應(yīng)表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)平衡。所得的鋰化苯并噻吩物種似乎只有極少量存在于溶液中。然而，隨著鋰化苯并噻吩物種在催化過程中的消耗，它會(huì)通過動(dòng)態(tài)脫質(zhì)子/鋰化平衡不斷地再生。
（來(lái)源：Green Chem.）
基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)報(bào)道，作者推測(cè)反應(yīng)的機(jī)理如Scheme 6所示。Ni(I)與芳基碘化物經(jīng)氧化加成產(chǎn)生Ar-Ni(III)-X中間體, 隨后與鋰化苯并噻吩（BT-Li）經(jīng)轉(zhuǎn)金屬化形成Ar-Ni(III)-BT；最后雜聯(lián)芳基（BT-Ar）經(jīng)還原消除得到偶聯(lián)產(chǎn)物，同時(shí)使得Ni(I)物種再生。
（來(lái)源：Green Chem.）
總結(jié)：作者首次報(bào)道了鎳催化的苯并噻吩、苯并呋喃和硒酚的C2-H直接芳基化反應(yīng)。該反應(yīng)是完全區(qū)域選擇性的，且無(wú)需任何導(dǎo)向基團(tuán)。機(jī)理研究表明，LiHMDS在該反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，確保了這些雜芳烴在C2位的C-H芳基化。
