偶聯(lián)反應(yīng)被認(rèn)為是目前人們構(gòu)建碳-碳鍵、連接有機(jī)分子最有效的方法之一。在有機(jī)合成、藥物化學(xué)、材料化學(xué)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。與2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的頒發(fā)給了過渡金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)，更加印證了其對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)。在過去50年的發(fā)展中，偶聯(lián)反應(yīng)取得了長足的發(fā)展，但任然面臨著諸多挑戰(zhàn)。例如，反應(yīng)原料鹵代芳烴或金屬芳基化合物不穩(wěn)定，操作復(fù)雜，為化學(xué)家設(shè)計(jì)合成路線制造了苦難。除此之外，還具有原子經(jīng)濟(jì)性差等問題。
西北大學(xué)的魏顥課題組針對(duì)這些問題，另辟蹊徑，提出尋找到有別于傳統(tǒng)偶聯(lián)反應(yīng)的過程，實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)金屬鎳催化的酮分子內(nèi)脫羰的偶聯(lián)反應(yīng)。在該過程中，兩個(gè)分子片段先通過羰基連接在一起，在發(fā)生脫羰反應(yīng)構(gòu)建碳碳鍵。整個(gè)過程羰基就像一雙“無形的手”將兩個(gè)分子片段連接在一起。他們認(rèn)為，新的合成策略的提出，不僅是酮官能團(tuán)一種新穎的轉(zhuǎn)化，最重要的是，這種構(gòu)建碳碳鍵的方法是一種全新的方法，是傳統(tǒng)偶聯(lián)反應(yīng)的重要補(bǔ)充。為化學(xué)家思考合成策略帶來全新的思路和視角。針對(duì)該反應(yīng)，近日，魏顥課題組首次實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)金屬鈷催化的酮分子內(nèi)脫羰偶聯(lián)反應(yīng)，該成果發(fā)表于英國皇家化學(xué)會(huì)旗艦期刊Chemical Science上（Chemical Science， 2020， DOI：10.1039/D0SC04326E）。
魏顥課題組受到鈷催化的插羰反應(yīng)啟發(fā)，利用羰基脫除與插入是可逆過程這一觀點(diǎn)，構(gòu)想出鈷催化的脫羰偶聯(lián)反應(yīng)。并以吲哚酮做為模型反應(yīng)進(jìn)行研究，優(yōu)化反應(yīng)條件，最終不僅實(shí)現(xiàn)了首例廉價(jià)金屬鈷催化的酮的分子內(nèi)脫羰偶聯(lián)反應(yīng)，還在芳基烷基偶聯(lián)上獲得了突破。新的催化體系中，芳基烷基酮通過鈷催化的脫羰反應(yīng)，構(gòu)建新的碳碳鍵，為合成烷基吲哚提供了新的思路。通過DFT計(jì)算也初步驗(yàn)證了催化機(jī)制，確定了配體作用位點(diǎn)以及羰基脫除步驟，為以后發(fā)展脫羰反應(yīng)提供了新的思路。
