近年來，含量豐富的金屬鈷因其較高的路易斯酸性和良好的選擇性而廣泛應(yīng)用于C-H官能化反應(yīng)中。然而，關(guān)于鈷催化的聯(lián)烯C-H官能化反應(yīng)的報道仍不多，且僅限于烯基化和環(huán)化反應(yīng)（Scheme 1）。Ackermann課題組報道了經(jīng)鈷-烯基途徑的C-H烯基化反應(yīng)（Scheme 1b）。之后，Cheng課題組發(fā)展了聯(lián)烯經(jīng)鈷-烯丙基中間體的[3+3]和[5+1]環(huán)化反應(yīng)。最近，Volla課題組報道了鈷催化的聯(lián)烯和苯甲酰胺的[4+2]環(huán)化反應(yīng)以區(qū)域選擇性合成二氫異喹啉酮。盡管如此，經(jīng)鈷催化的C-H二烯基化反應(yīng)以獲得官能化的1,3-二烯卻仍未有報道。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
另一方面，喹啉不同位置的官能化也在醫(yī)藥和合成中發(fā)揮重要作用。由于其酸性性質(zhì)，喹啉的C-2(H)上的位點選擇性轉(zhuǎn)化已取得良好的發(fā)展，然而，僅有少數(shù)文獻報道了喹啉的C-8(H)官能化。近日，印度孟買理工學(xué)院Chandra M. R. Volla教授課題組利用β位帶有離去基團的聯(lián)烯作為二烯基化試劑，高效地實現(xiàn)了Cp*Co(III)催化的喹啉-N-氧化物的C-8二烯基化反應(yīng)（Scheme 1c）。該反應(yīng)條件溫和，選擇性優(yōu)異。相關(guān)研究成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.202003216）。起初，作者以喹啉-N-氧化物1a和聯(lián)烯醇2為底物對二烯基化反應(yīng)的可行性進行考察（Scheme 2）。在Cp*Co(CO)I2和NaOPiv的存在下，1a和2在TFE中反應(yīng)以20%的收率得到C-8二烯基化的喹啉-N-氧化物7a。作者繼續(xù)考察了多種聯(lián)烯β位的離去基團，確定聯(lián)烯基碳酸甲酯5a能以54%的收率得到所需產(chǎn)物7a。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
隨后，作者對溶劑、添加劑等條件進行篩選，確定反應(yīng)的最佳條件為：以Cp*Co(CO)I2為催化劑、NaOPiv和NaF為添加劑，1a和5a在TFE中于90 ℃反應(yīng)，以82%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物7a（Table 1）。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
在最優(yōu)反應(yīng)條件下，作者研究了喹啉-N-氧化物1的適用范圍（Table 2）。在喹啉不同位置上連有多種取代基的氮氧化物能以中等至優(yōu)異的收率得到相應(yīng)的二烯基化產(chǎn)物，且給電子取代基優(yōu)于缺電子取代基。該反應(yīng)可以兼容多種官能團，包括硝基、酯基、炔基等。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
接下來，作者考察了一系列聯(lián)烯基碳酸甲酯5的普適性（Table 3）。連有不同長度烷基鏈的聯(lián)烯都能以良好的收率得到二烯基化產(chǎn)物7u-7z。此外，苯環(huán)上連有不同取代基的聯(lián)烯也適用于該反應(yīng)。衍生自薄荷醇和膽固醇的聯(lián)烯同樣兼容，并得到了相應(yīng)的二烯7an和7ao。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
隨后，為深入了解反應(yīng)機理并拓展該反應(yīng)的適用性，作者研究了在β位上沒有離去基團的聯(lián)烯的反應(yīng)活性（Scheme 4）。令人高興的是，在標(biāo)準(zhǔn)條件下環(huán)己基聯(lián)烯16與N-氧化物1可以中等收率形成C8-烯基化喹啉-N-氧化物17a-b。該現(xiàn)象的原因為鈷-烯丙基中間體的質(zhì)子化，其由鈷催化劑與聯(lián)烯經(jīng)2,3-插入生成。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
最后，基于H/D交換、動力學(xué)同位素效應(yīng)等機理實驗結(jié)果，作者提出了一個合理的催化循環(huán)（Scheme 6）。在羧酸鈉和氟化鈉存在下，Cp*Co(CO)I2經(jīng)離子化形成具有催化活性的Co(III)配合物A。喹啉-N-氧化物與A配位，隨后在C-8位進行選擇性C-H活化，形成金屬環(huán)配合物C。配合物C與聯(lián)烯基碳酸甲酯5配位，再通過C2=C3雙鍵的區(qū)域選擇性遷移插入得到中間體E。最后，中間體E經(jīng)β-氧消除得到雙烯基化產(chǎn)物7。
（來源：Angew. Chem.Int. Ed.）
總結(jié)：作者以聯(lián)烯基碳酸甲酯作為二烯基化試劑發(fā)展了首例鈷催化的喹啉-N-氧化物的區(qū)域選擇性C-8二烯基化反應(yīng)。在相對溫和的條件下，該反應(yīng)底物范圍較廣，且各種不同取代的喹啉N-氧化物和聯(lián)烯具有良好或優(yōu)異的收率。
