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?；柰椴糠痔赜械?/span>Brook-type重排的方法?，F(xiàn)有合成?；柰榇嬖谥韵氯秉c：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/脫保護步驟，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步驟中提供?；柰椋ǔＰ枰褂没瘜W計量的甲硅烷基銅試劑或反應性很強的甲硅烷基鋰試劑，這些試劑限制官能團的相容性。（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行Cu催化的酸酐的甲硅烷基化反應，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明地合成?；柰椋捎诘孜铮ㄈ珲Ｂ然蛩狒λ置舾校韵拗屏怂鼈兊膹V泛應用。（4）羰基化反應是合成?；柰榈囊环N引人注目的方法，因為它們使用CO將羰基引入簡單的前體中。較早前，Seyferth和Weinstein報道了在-110°C下有機鋰化合物的羰基化反應，從而得到?；柰椤：髞?，Beller報道了更實用的Pd催化的芳基碘化物的羰基甲硅烷基化反應，以形成苯甲?；柰?/span>(Scheme 1c)。
難點與成果
反應過程需要克服的難點：（1）烷基親電試劑相對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爭性的β-氫化物消除能力。（2）Fu和Oestreich報道的鹵代烷的競爭性直接甲硅烷基化。作者成功在jacs上報道了通過Cu催化的從未活化的烷基碘化物合成烷基取代的?；柰?/span>(Scheme 1d)。Title: Cu-Catalyzed Carbonylative Silylation of Alkyl Halides:Efficient Access to Acylsilanes. DOI:10.10221/jacs.9b.12043.
反應條件的篩選
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，可以選擇性地以93％的收率生成所需的?；柰?/span>2a (Table 1)。對照實驗表明，銅催化劑是反應發(fā)生所必需的（table 1，entry 2）。NHC配體的結(jié)構(gòu)對反應有重大影響：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）。空間位阻較小的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個大氣壓的CO壓力下進行反應，但無論是在3個大氣壓的CO壓力下還是在大氣壓的CO壓力下進行反應，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）。各種包含不同遠程官能團的烷基碘，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。在遠端苯環(huán)（2h-2l）上的三氟甲基，酯基，氰基，氯基和溴基在反應過程中也可兼容。然而，在碘取代的底物（2m）上觀察到了碘的副反應。烷基親電試劑的范圍可以從伯烷基碘擴大到仲烷基碘。?；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）的位阻對產(chǎn)率沒有影響。環(huán)親電試劑中的醚（2s）和N-Boc（2t）官能團均被耐受。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的碘化物具有更高的產(chǎn)率提供產(chǎn)物。
實用性考察
為了證明該方法的實用性，（1）以2.0 mmol的規(guī)模進行了反應，以較高的收率獲得了預期的?；柰椋?/span>Scheme 2a）。（2）后期羰基甲硅烷基化，使雌酮衍生物4經(jīng)反應條件時，以優(yōu)異的收率選擇性地非對映地獲得?；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在標準反應條件下產(chǎn)率較低（Scheme 2c）。（4）在反應完成之后，通過向反應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一步還原酰基硅烷（Scheme 2d）。
機理的探究
接下來，進行了幾次對照實驗以探討其機理。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行的。對于羰基甲硅烷基化，可觀察結(jié)果也與自由基機理一致。例如，當將TEMPO加入反應中時，產(chǎn)物的形成受到抑制，并且通過1 H NMR檢測自由基捕獲產(chǎn)物9（Scheme3a）。此外，用碘代烷10進行了自由基關環(huán)實驗，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）的分別進行化學計量反應，分別以54％和99％的產(chǎn)率形成相應的?；柰椋?/span>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爭實驗中檢查了產(chǎn)物形成的相對速率。檢測到了相似的產(chǎn)物收率（Scheme 3d），這與先前的報道形成對比，即由于產(chǎn)生了熱力學上更穩(wěn)定的叔烷基，更多的取代的烷基鹵化物趨于更具反應性（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 18307?18312），表明此羰基甲硅烷基化反應中中鹵素鍵裂解不涉及限速步驟。
反應的機理
首先，通過PhMe2Si-Bpin與由IPrCuCl和NaOPh形成的IPrCuOPh反應生成甲硅烷基銅（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FC，其比烷基自由基R·具有更高的反應性，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?；柰椋⒃偕鲢~（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，從未活化的烷基碘化物中合成烷基取代的?；柰椤Ｔ摲桨高m用于伯，仲和叔烷基鹵化物，反應條件下溫和，可以耐受多種官能團，不需要多余的保護和去保護。
