JACS：Rh催化烯丙基苯的烯基化

通过断裂惰性键进而催化合成新化学键的方法已引起了广泛关注，并为合成复杂分子提供了新颖高效的途径。由于热力学稳定的C-C键缺乏有效的断裂方法，金属催化无张力的惰性C-C键转变为新的C-C键极具挑战。通常情况下，稳定螯合物的形成可以促使无张力C-C键的催化断裂（Scheme 1a），但其仅限于断裂邻近杂原子的键，例如酮、亚胺和醇。目前已有许多涉及烯丙基C-C键断裂的报道，但其主要经过高烯丙醇形成酮或生成稳定碳负离子的过程。近日，日本庆应大学Fumitoshi Kakiuchi课题组报道了首例螯合辅助下烯丙基苯衍生物经C-C键断裂的催化烯化反应。相关文章发表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI：10.1021/jacs.8b03718）。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

研究初期，作者将吡啶取代的异戊烯基苯衍生物（1a）、苯乙烯（2a）与4 mol%催化剂[Cp*Rh(CH3CN3][SbF6]2（3）在EtOH回流反应24小时，发现可以84%的收率得到脱烯丙基烯化产物4aa（Table 1, entry 1）。接着作者考察了多种铑催化剂，[Cp*RhCl2]2和AgSbF6组合的反应能以略低的收率得到4aa，而其它铑催化几乎不能促使反应发生。最后，作者发现反应时间延长至48小时，反应能以87%的最高收率得到产物4aa。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

得到最优反应条件后，作者考察了该反应的底物范围（Table 2）。化合物1a与各种取代的苯乙烯反应均能以较高的收率（86-92%）得到烯基化产物。随后，作者考察了各种取代芳基吡啶底物的适用范围。虽然吡啶基邻被甲氧基取代的底物收率可达到92%（4ba），但三氟甲基取代底物的收率却只有35%（4ca）。吡啶基间位连有二甲氨基、甲基、苯基和单氟甲基的底物均可以高效地进行烯基化反应，并以75-97％的收率得到相应产物4da-ga。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

进一步研究表明，连有两个邻异戊烯丙基的底物同样能顺利反应，两个异戊烯丙基均可转化为烯基（Scheme 2）。吡啶基间位连有甲氧基的底物1j能分别以10%和66%的收率得到单烯基化和双烯基化产物4ja和5ja；而连有三异丙基甲硅烷氧基的底物1k主要得到单烯化产物4ka，其原因可能是空间位阻抑制了另一边的烯基化。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

作者也考察了其他烯丙基取代的底物范围。甲基烯丙基取代的芳基吡啶1l可以76%的收率得到相应产物4aa。简单烯丙基1m同样可以发生反应，但产物收率降低至57%，这是因为在C-C双键形成的过程中，另一分子1m与2a发生了竞争反应。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

作者还发现吡唑基可作为脱烯基烯化反应的导向基团（Table 3）。芳基吡唑6a与3当量的苯乙烯2a在EtOH溶剂中反应，以80%的分离收率获得烯基化产物7aa。苯乙烯的电子性质似乎没有显着影响反应收率，具有多种取代基的苯乙烯都可以64-86%的收率得到相应的烯基化产物7aa-7ah。异丙基和甲氧基取代的底物也可以高收率转化为烯基化产物7ba和7ca。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

然后，作者提出了该反应可能的催化机理（Figure 1）。底物1或6与由Cp*Rh络合物和EtOH原位生成的铑-氢物种A配位，得到化合物B；随后加氢金属化生成烷基铑络合物C；紧接着在稳定的五元螯合物帮助下发生β-碳消除形成化合物D。烯烃与2交换，形成环戊二烯E，其经加成、β-氢消除以及烯烃解离得到烯化产物4或7和化合物A。最后，作者通过实验证实了该催化机理。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

总结：Fumitoshi Kakiuchi课题组发展了通过C-C键裂解将烯丙基苯衍生物中的烯丙基直接转化为烯基的新方法。该反应在铑催化剂和EtOH溶剂作用下便可顺利进行，且不需要其他任何添加剂。