各種硅基化試劑合成的發(fā)展促進(jìn)了過渡金屬催化的烯烴硅基化反應(yīng)。過去幾十年，烯烴的硅氫化反應(yīng)通常使用硅烷作為硅試劑，這一反應(yīng)通常再M(fèi)-H對烯烴插入的一步具有選擇性的挑戰(zhàn)，并且只能實現(xiàn)單一官能團(tuán)化。另一方面，Si-M（Si, Mg, Zn, B）試劑的合成，使得硅原子上極性反轉(zhuǎn)（呈帶負(fù)電荷），這些試劑在過渡金屬催化下作為親核試劑，與烷基親電試劑實現(xiàn)烯烴的硅化烷基化反應(yīng)，具有很好的區(qū)域選擇性和化學(xué)選擇性（圖1）。然而這類Si-M試劑發(fā)展得很少，且合成和保存通常比較困難，對空氣敏感等問題。
圖1
近日，Knochel小組發(fā)展了將芳基鋅試劑Ar?ZnX (X = Cl, Br, I)中的鹵素?fù)Q為羧酸陰離子可以增加其在空氣中的穩(wěn)定性，并且可以很好地完成Negishi偶聯(lián)，在這一啟發(fā)下，本篇文獻(xiàn)作者蘇州大學(xué)李杰教授團(tuán)隊發(fā)展了一種特戊酸根陰離子穩(wěn)定的Si-Zn試劑，由Si-Li試劑和Zn(OPiv)2通過轉(zhuǎn)金屬化合成，對空氣和水穩(wěn)定，該試劑為固體使用方便（圖2）。作者使用該試劑完成了Ni催化的三組分反應(yīng)，實現(xiàn)了烯烴的硅基烷基雙官能團(tuán)化。
圖2
首先，作者使用特戊酸根離子穩(wěn)定的硅鋅試劑，分別篩選了烷基鹵化物以及芐基鹵化物參與該三組分反應(yīng)的條件（圖3）。
圖3
接著作者做了關(guān)于Si-Zn-OPiv試劑參與該反應(yīng)的動力學(xué)實驗，驗證該試劑陰離子對反應(yīng)的影響。實驗證明其余鹵素以及1j羧酸根離子穩(wěn)定的硅鋅試劑反應(yīng)速度和產(chǎn)率都不如OPiv陰離子。
圖4
篩選完最優(yōu)條件后，作者對底物普適性進(jìn)行了考察，包括烷基碘化物以及芐基溴化物兩部分底物考察（圖5）。反應(yīng)產(chǎn)率及官能團(tuán)耐受性良好。
圖5
為了探索反應(yīng)機(jī)理，作者做了如下機(jī)理驗證實驗（圖6），加入TEMPO反應(yīng)未得到目標(biāo)產(chǎn)物；自由基鐘實驗：使用三元環(huán)的烷基的碘化物時得到一部分三元環(huán)開環(huán)變成雙鍵的產(chǎn)物；并且反應(yīng)體系中加入過量的芐基溴化物時，發(fā)現(xiàn)了溴化物自身偶聯(lián)的產(chǎn)物。這些實驗驗證了反應(yīng)很可能是通過自由基機(jī)理。
同時，該反應(yīng)不僅實現(xiàn)雙官能團(tuán)化，在某些條件下也能實現(xiàn)硅氫化反應(yīng)。為了進(jìn)一步探究8-氨基喹啉反應(yīng)機(jī)制，作者研究了順磁性Ni(II)（68）的反應(yīng)性，它也能成功催化該反應(yīng)?；诖?，作者提出了如下機(jī)理循環(huán)：首先由Ni(I)與底物形成活性物種，硅鋅試劑與過渡金屬轉(zhuǎn)金屬化，M-Si對雙鍵遷移插入，隨后烷基鹵化物與催化劑物種發(fā)生單電子轉(zhuǎn)移生成Ni(II)和烷基自由基，再通過自由基重組得到Ni(III),再還原消除得到Ni(I)和產(chǎn)物。
圖6
此外，作者還考察了該反應(yīng)在天然產(chǎn)物和類藥物分子的后期功能化中的潛在應(yīng)用（圖7）。
圖7
總結(jié)：作者發(fā)展了一種用鹽穩(wěn)定的甲硅烷基新戊酸鋅硅基化試劑，該試劑在烯烴的甲硅烷基化雙官能化中表現(xiàn)出對空氣和水分穩(wěn)定性以及獨特的反應(yīng)性。借此，作者開發(fā)了一種實用的螯合輔助鎳催化烯烴的區(qū)域選擇性烷基和芐基甲硅烷基化反應(yīng)，獲得具有廣泛底物范圍和廣泛官能團(tuán)耐受性的烷基硅烷產(chǎn)物。
文章鏈接：10.1002/anie.202202379
