苯并環(huán)丁烯是一種重要的雙環(huán)骨架，其廣泛存在于天然產(chǎn)物和藥物分子中，例如 artocarpol C和已上市藥物的藥物分子ivabradine。苯并環(huán)丁烯受熱易開環(huán)生成反應(yīng)活性高的鄰醌二甲烷，并且該反應(yīng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物合成以及材料科學(xué)中。因此，對于苯并環(huán)丁烯的合成引起化學(xué)家們的廣泛關(guān)注，針對它的合成，也有很多相關(guān)的方法報(bào)道出來；其中，Pd 催化的苯并環(huán)丁烯的合成涉及了一個(gè)分子內(nèi) C-H 活化是對這一領(lǐng)域的有效補(bǔ)充。
近期，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院祝介平教授課題組發(fā)展了一種實(shí)用的鈀催化的有機(jī)硼試劑和烯烴的環(huán)加成反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了苯丙環(huán)丁烯的模塊式合成，有效地避免了特殊底物的預(yù)先制備和解決了底物適用性受限的問題。
通過控制實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，作者提出了二價(jià)鈀和四價(jià)鈀的催化循環(huán)，首先，有機(jī)硼試劑和鈀進(jìn)行轉(zhuǎn)金屬化，再對烯烴的雙鍵進(jìn)行一個(gè)遷移插入，外加的氧化劑將二價(jià)鈀氧化成四價(jià)鈀，接著進(jìn)行一次苯環(huán)上的碳?xì)滏I活化，最后通過還原消除得到目標(biāo)產(chǎn)物。、
在確定好反應(yīng)條件后，作者對底物的適用性進(jìn)行了考察。如圖所示，常見的官能團(tuán)在該反應(yīng)種都能很好的兼容，以較高的反應(yīng)效率得到各種取代的苯并環(huán)丁烯。
在考察完了有機(jī)硼試劑的底物適用性之后，作者開始考察烯烴的底物普適性。同樣地，帶有多種官能團(tuán)的烯烴底物，也能很好的參與反應(yīng)，以中等至較好的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物。但是值得說明的是，烯烴的底物范圍主要集中于鄰位亞甲基雙取代的烯烴底物，這也是該轉(zhuǎn)化的一個(gè)比較大的局限。
此外，作者在文章中給出了適用性不好的底物例子。從KIE實(shí)驗(yàn)得出，反應(yīng)中的碳?xì)滏I活化可能不是該反應(yīng)的決速步驟。最后，通過理論計(jì)算解釋了該反應(yīng)的溶劑效應(yīng)，進(jìn)一步提供了該反應(yīng)的為反應(yīng)過程和機(jī)理。綜上，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院祝介平教授課題組發(fā)展了一種實(shí)用的鈀催化的有機(jī)硼試劑和烯烴的環(huán)加成反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了苯丙環(huán)丁烯的模塊式合成，有效地避免了特殊底物的預(yù)先制備，擴(kuò)大了苯丙環(huán)丁烯的合成方法和應(yīng)用途徑。
DOI:10.1021/jacs.2c03565
