使用的有機金屬催化的烯烴的受控異構化和官能化是目前工業(yè)合成中常用的方法。特別是將CO和H2加成到烯烴上，也稱為羰基合成法，用于由烯烴原料直接生產直鏈醛化合物。在這些催化反應中，異構化由熱力學控制，在最穩(wěn)定的烷基金屬物種上發(fā)生官能團化。盡管串聯(lián)的烯烴異構化/官能化反應在工業(yè)應用廣泛，但在內烯的選擇性官能化仍未被探索。
因此，作者報道了簡單的W(0)預催化劑W(CO)6催化烯烴異構化以及隨后與CO的反應。W(0)/W(II)氧化還原循環(huán)特有的六至七配位幾何變化和構象變化乙基靈活的導向基團是異構化到多個位置發(fā)生并原位官能化的關鍵因素。
通常鎢都是高價態(tài)進行固定價態(tài)的反應，例如圖1a中VI鎢對炔烴以及烯烴的聚合反應。低價態(tài)的鎢可以進行氧化還原循環(huán)，從而具備其他的反應性，如圖1b中的烯烴異構化和硅氫化反應。W(0)/W(II)氧化還原循環(huán)通常會從六配位而變成七配位的W-H物種。通常烯烴的加氫甲?；磻紩玫綗崃W穩(wěn)定的產物，得到直鏈產物或者π-體系α碳上的產物，一般難以控制反應位點（圖1d）。作者設想通過導向基團選擇性控制反應位點得到目標產物（圖1e）。
作者首先篩選了導向基團，首先作者在高溫條件下通過鎢催化劑分解產生CO發(fā)生該反應在DG4導向基的作用下以97%的產率得到了目標產物(entry4)。作者猜想在紫外照射下W(CO)6也會發(fā)生分解，在光照條件下低溫也以71%產率得到目標產物(entry 7)。在CO氛圍下產率降低作者猜想是W(CO)6配位飽和抑制了反應，在1個大氣壓的CO氛圍下使用20%的催化劑以93%的產率得到目標產物(entry 12)。
在最優(yōu)條件下作者進行了底物拓展，含末端烯烴和α-單取代基的γ，δ-不飽和酰胺類化合物產率較高，dr值(2b，2c)適中，而α，α-二取代烯基酰胺(2d)產率較低。(S)-烯丙基甘氨酸的衍生物也能夠兼容(2e)并在主要非對映體的情況下在α-立體中心保留了高ee值 (98%)。該反應對1,1-和1,2-二取代烯烴(2f，2h)有效。伯烷基氯(2i)或第二個更長的鏈烯(2j)的存在是可以容忍的。三取代的烯烴被異構化為二取代的烯烴，然后以中等至高的產率得到所需的羰基化產物(2k–2n，2w)。環(huán)戊烯基底物(2t)也以高產率反應。以中等的產率和> 20:1的d.r .提供了2o。α，β-不飽和酯(2p)提供了高產率和高化學選擇性的產物。具有其他官能團的苯乙烯，包括芳基碘化物、溴化物和腈(2q–2s)，產量很高。最后，作者探討了該異構化/羰基化過程的距離影響。不需要初始異構化(2x)或在一個位置上異構化(2a)的底物以>90%的產率得到相應的產物。將烯烴移得更遠導致產率從71% (2g)逐漸降低到6% (2h)。作者還使用手性導向基以99%的ee值得到了2aa產物。
作者通過底物設計使用SM-1底物確定了W(II)的遷移插入和還原消除的可行性，底物通過氧化加成得到了W-1中間體，在完全轉化后作者再加入其他原料引發(fā)遷移插入和還原消除得到了產物P-1。通過設計更加穩(wěn)定的中間體，作者通過單晶衍射進行分析確定了中間體(圖2b)，證明了該配位模式的可行性。
接下來作者進行了機理研究，作者首先進行了氘代實驗，通過CH3OD將酰胺的N-H替換位N-D鍵進行反應。通過不同烯烴位置1xa、1gb、1ga進行反應，同時通過1g底物在標準條件下的反應證明了該遷移是單向的，而1a底物得出的產物發(fā)現(xiàn)氘代了許多地方證明該反應過程中可能發(fā)生了H-D交換。
此外作者還進行了DFT計算，解釋了該反應過程中的中間體。
https:/ / doi.org/10.1038/ s41557-022-00951-y
