一氧化碳的羰基化反應(yīng)為合成各種含羰基的化合物提供了一種原子經(jīng)濟(jì)性的策略。由于該反應(yīng)在制備化學(xué)中的重要性，研究人員一直致力于發(fā)展更環(huán)保、更穩(wěn)定的催化劑體系以及高化學(xué)、區(qū)域和選擇性的羰基化反應(yīng)。在眾多羰基化反應(yīng)中，不飽和底物與CO和H2的催化氫甲酰化是制備一系列官能化醛產(chǎn)物的常用方法，該方法的關(guān)鍵特點(diǎn)是引入醛基的同時(shí)形成新的C-H鍵（Fig. 1a, top）?？紤]到構(gòu)建新的C-C鍵的重要性，發(fā)展碳甲酰化反應(yīng)以形成新的C-C鍵而非C-H鍵，將能快速制備官能化的醛衍生物，這類醛通常是廣泛使用的合成中間體（Fig. 1a, bottom）。然而，僅Grigg課題組報(bào)道了一例分子內(nèi)碳甲?；姆磻?yīng)（Fig. 1b）。目前，發(fā)展分子間的碳甲?；磻?yīng)仍存在以下難題：（1）在過(guò)量的CO氣體中如何巧妙地與一個(gè)CO分子進(jìn)行單一和選擇性地結(jié)合；（2）親電試劑、CO、氫化物源和不飽和底物這四組分有序地進(jìn)行分子間反應(yīng)幾乎是不可能的，因?yàn)樵撨^(guò)程可能形成10多種不同的產(chǎn)物（Fig. 1c）；（3）反應(yīng)需要使用有毒和易燃的一氧化碳。近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Bill Morandi教授課題組利用芳基酰氯作為芳基和CO源，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)炔烴的分子間碳甲酰化反應(yīng)（Fig. 1e）。該反應(yīng)經(jīng)歷一個(gè)程序化的CO脫除/再插入過(guò)程，其中在鈀催化劑作用下，芳基酰氯被分解為芳基、CO和Cl三組分。然后各個(gè)片段有序地與炔烴和硅烷反應(yīng)，形成了多種四取代α,β-不飽和醛。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nat. Chem.上（DOI: 10.1038/s41557-020-00621-x）。
（圖片來(lái)源：Nat. Chem.）
作者認(rèn)為氫源選擇性地捕獲Pd中間體IV對(duì)提高產(chǎn)物收率至關(guān)重要，所以以內(nèi)炔烴和芳基酰氯作為模型底物考察了不同的硅烷，并發(fā)現(xiàn)大位阻的硅烷如iPr3SiH和(iPr2HSi)2O效果較好。作者接著考察了一系列膦配體，對(duì)于具有不同位阻的芳基酰氯，BISBI和TDMPP是最佳的選擇。當(dāng)使用兩倍過(guò)量的酰氯和硅烷時(shí)，反應(yīng)收率有進(jìn)一步提升。
得到最優(yōu)反應(yīng)條件后，作者探討芳基酰氯的適用范圍（Table 1）。不同位置連有取代基的芳基酰氯順利參與該碳甲?；磻?yīng)，以較高的收率產(chǎn)生所需的α,β-不飽和醛，且具有優(yōu)異的(Z)式選擇性。此外，雜芳基酰氯，如噻吩、苯并呋喃、吡啶、異惡唑等衍生物，也是有效的偶聯(lián)試劑。
（圖片來(lái)源：Nat. Chem.）
接下來(lái)，作者考察了內(nèi)炔烴的普適性（Table 2）。對(duì)稱或者不對(duì)稱的炔烴（31-64）都適用于該反應(yīng)體系，并且多種有用的官能團(tuán)如酯基、酰胺、硅醚和醛基都具有較好的耐受性。在產(chǎn)物51中，芳基化選擇性地發(fā)生在炔烴中位阻更大的位置，因此電子效應(yīng)比空間效應(yīng)對(duì)該反應(yīng)影響更大。
（圖片來(lái)源：Nat. Chem.）
隨后，作者探究了除氫化物之外其他親核試劑以及其他酰氯試劑能否應(yīng)用于該反應(yīng)。令人高興地是，在稍微調(diào)整的反應(yīng)條件下，不同的羰基化產(chǎn)物都具有良好的收率和優(yōu)異的立體選擇性（65-75）。不同的是，脂肪酰氯首先經(jīng)β-H消除釋放出烯烴，由此生成的H-Pd(ii)-Cl中間體和CO隨后可與氫化物或芳基親核試劑結(jié)合，完成相應(yīng)的氫甲?；蜌漉；磻?yīng)（65-66, 72-75）。
（圖片來(lái)源：Nat. Chem.）
總結(jié)：作者發(fā)展了鈀催化的芳基酰氯和炔烴的新型羰基化反應(yīng)。該反應(yīng)不僅在炔烴上引入醛基官能團(tuán)，而且還形成了新的C-C鍵，進(jìn)而合成了多種官能化的醛和酮化合物。該策略經(jīng)過(guò)了CO脫除/CO再插入過(guò)程，這避免用過(guò)量的有毒一氧化碳?xì)怏w。
