背景
?；柰榫哂泻艽筠D(zhuǎn)化潛力，是很好合成其他產(chǎn)物的組分，其中有涉及酰基硅烷部分特有的Brook-type重排的方法?，F(xiàn)有合成酰基硅烷存在著以下缺點(diǎn)：1.需多步驟合成；2.底物普適性不好等。例如：（1）Brook和Corey已發(fā)表的經(jīng)典路線需要繁瑣的保護(hù)/脫保護(hù)步驟，才能通過二噻吩中間體從醛類中獲得?；柰?/span>(Scheme 1a)。（2）盡管將陰離子甲硅烷基親核試劑直接添加到羧酸衍生物中可在一個(gè)步驟中提供?；柰椋ǔＰ枰褂没瘜W(xué)計(jì)量的甲硅烷基銅試劑或反應(yīng)性很強(qiáng)的甲硅烷基鋰試劑，這些試劑限制官能團(tuán)的相容性。（3）Pd催化的酰氯甲硅烷基化可以使用乙硅烷或甲硅烷基錫試劑合成?；柰?。此外，Riant最近發(fā)表了使用甲硅烷基硼烷試劑進(jìn)行Cu催化的酸酐的甲硅烷基化反應(yīng)，主要用于處理苯甲?；柰?/span>(Scheme 1b)，盡管這些可以在溫和條件下簡(jiǎn)明地合成酰基硅烷，但由于底物（如酰氯或酸酐）對(duì)水分敏感，所以限制了它們的廣泛應(yīng)用。（4）羰基化反應(yīng)是合成?；柰榈囊环N引人注目的方法，因?yàn)樗鼈兪褂?/span>CO將羰基引入簡(jiǎn)單的前體中。較早前，Seyferth和Weinstein報(bào)道了在-110°C下有機(jī)鋰化合物的羰基化反應(yīng)，從而得到?；柰?。后來，Beller報(bào)道了更實(shí)用的Pd催化的芳基碘化物的羰基甲硅烷基化反應(yīng)，以形成苯甲酰基硅烷(Scheme 1c)。
難點(diǎn)與成果
反應(yīng)過程需要克服的難點(diǎn)：（1）烷基親電試劑相對(duì)于芳基親電試劑具有緩慢的氧化加成速度以及在羰基化條件下具有競(jìng)爭(zhēng)性的β-氫化物消除能力。（2）Fu和Oestreich報(bào)道的鹵代烷的競(jìng)爭(zhēng)性直接甲硅烷基化。作者成功在jacs上報(bào)道了通過Cu催化的從未活化的烷基碘化物合成烷基取代的酰基硅烷(Scheme 1d)。Title: Cu-Catalyzed Carbonylative Silylation of Alkyl Halides:Efficient Access to Acylsilanes. DOI:10.10221/jacs.9b.12043.
反應(yīng)條件的篩選
作者使用1-碘辛烷與PhMe2Si-Bpin在6 atm CO壓力下的開展研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)以NaOPh為堿和1,4-二惡烷為溶劑存在下使用市售IPrCuCl作為催化劑時(shí)，可以選擇性地以93％的收率生成所需的酰基硅烷2a (Table 1)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，銅催化劑是反應(yīng)發(fā)生所必需的（table 1，entry 2）。NHC配體的結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)有重大影響：ClIPr配體的收率略低（table 1，entry 3），而SIPr和MeIPr配體則顯著降低了收率（table 1，entrys 4 and 5）?？臻g位阻較小的IMes配體未產(chǎn)生任何產(chǎn)物，反而烷基硅烷3a的產(chǎn)率高（table 1，entry 6）。值得注意的是，盡管作者使用在6個(gè)大氣壓的CO壓力下進(jìn)行反應(yīng)，但無論是在3個(gè)大氣壓的CO壓力下還是在大氣壓的CO壓力下進(jìn)行反應(yīng)，所得到的產(chǎn)物的收率也很高分別為90％和72％（table 1，entrys 17 and 18）。
底物范圍的考察
有了最佳條件，作者接下來研究了底物范圍（Table 2）。各種包含不同遠(yuǎn)程官能團(tuán)的烷基碘，包括芐基醚（2c），氯烷基（2d）和末端烯烴（2n），以及呋喃（2e），噻吩（2f）和吲哚基（2g）的雜環(huán)均可相容。在遠(yuǎn)端苯環(huán)（2h-2l）上的三氟甲基，酯基，氰基，氯基和溴基在反應(yīng)過程中也可兼容。然而，在碘取代的底物（2m）上觀察到了碘的副反應(yīng)。烷基親電試劑的范圍可以從伯烷基碘擴(kuò)大到仲烷基碘。?；铜h(huán)烷基碘均以良好的收率得到所需產(chǎn)物。增加仲烷基碘（2o-2r）的位阻對(duì)產(chǎn)率沒有影響。環(huán)親電試劑中的醚（2s）和N-Boc（2t）官能團(tuán)均被耐受。此外，該方法也適用于更具挑戰(zhàn)性的叔烷基親電體（2u-2y）。發(fā)現(xiàn)叔烷基溴化物以比相應(yīng)的碘化物具有更高的產(chǎn)率提供產(chǎn)物。
實(shí)用性考察
為了證明該方法的實(shí)用性，（1）以2.0 mmol的規(guī)模進(jìn)行了反應(yīng)，以較高的收率獲得了預(yù)期的酰基硅烷（Scheme 2a）。（2）后期羰基甲硅烷基化，使雌酮衍生物4經(jīng)反應(yīng)條件時(shí)，以優(yōu)異的收率選擇性地非對(duì)映地獲得?；柰?/span>5（Scheme 2b）。（3）除了PhMe2Si-Bpin作為甲硅烷基來源外，反應(yīng)性較低的Et3SiBpin在高溫下也被證明是良好的偶聯(lián)組分，盡管Ph2MeSi-Bpin在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下產(chǎn)率較低（Scheme 2c）。（4）在反應(yīng)完成之后，通過向反應(yīng)混合物中添加氫硅烷，發(fā)現(xiàn)使用相同的銅催化劑可以進(jìn)一步還原?；柰椋?/span>Scheme 2d）。
機(jī)理的探究
接下來，進(jìn)行了幾次對(duì)照實(shí)驗(yàn)以探討其機(jī)理。作者已經(jīng)確定銅的羰基化C-C偶聯(lián)（Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 10328?10332）和烷基鹵化物（Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 5867?5870）的還原羰基化是通過烷基中間體進(jìn)行的。對(duì)于羰基甲硅烷基化，可觀察結(jié)果也與自由基機(jī)理一致。例如，當(dāng)將TEMPO加入反應(yīng)中時(shí)，產(chǎn)物的形成受到抑制，并且通過1 H NMR檢測(cè)自由基捕獲產(chǎn)物9（Scheme3a）。此外，用碘代烷10進(jìn)行了自由基關(guān)環(huán)實(shí)驗(yàn)，并以86％的收率分離了環(huán)化產(chǎn)物11（Scheme 3b）。此外，在CO氣氛下制備的甲硅烷基銅物種IPrCu-SiMe2Ph（13）與伯烷基碘（1a）和叔烷基碘（1u）的分別進(jìn)行化學(xué)計(jì)量反應(yīng)，分別以54％和99％的產(chǎn)率形成相應(yīng)的酰基硅烷（Scheme 3c），表明甲硅烷基銅中間體是通過單電子轉(zhuǎn)移激活伯烷基碘和叔烷基碘，以實(shí)現(xiàn)自由基羰基化過程。此外，作者開展了一組伯，碘和叔烷基碘之間的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)中檢查了產(chǎn)物形成的相對(duì)速率。檢測(cè)到了相似的產(chǎn)物收率（Scheme 3d），這與先前的報(bào)道形成對(duì)比，即由于產(chǎn)生了熱力學(xué)上更穩(wěn)定的叔烷基，更多的取代的烷基鹵化物趨于更具反應(yīng)性（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 18307?18312），表明此羰基甲硅烷基化反應(yīng)中中鹵素鍵裂解不涉及限速步驟。
反應(yīng)的機(jī)理
首先，通過PhMe2Si-Bpin與由IPrCuCl和NaOPh形成的IPrCuOPh反應(yīng)生成甲硅烷基銅（I）配合物A。接下來，與Oestreich（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 14222?14225）提出的烷基鹵化物的自由基甲硅烷基化作用一樣，化合物A與烷基鹵化物之間的單電子轉(zhuǎn)移（SET）生成甲硅烷基銅（II）配合物B與烷基自由基R·，然后自由基物種R·經(jīng)歷羰基化生成?；鶊F(tuán)C，其比烷基自由基R·具有更高的反應(yīng)性，因此可與銅（II）配合物B發(fā)生有利的結(jié)合，從而形成銅（III）中間體D。最后，還原消除可得到酰基硅烷，并再生出銅（I）催化劑(Scheme 4)。
結(jié)論
作者首次開發(fā)了一種通過Cu催化的羰基甲硅烷基化反應(yīng)，從未活化的烷基碘化物中合成烷基取代的酰基硅烷。該方案適用于伯，仲和叔烷基鹵化物，反應(yīng)條件下溫和，可以耐受多種官能團(tuán)，不需要多余的保護(hù)和去保護(hù)。
