镍催化下芳基磺酸盐的Mizoroki–Heck反应以及电子无偏向的末端烯烃的氯化：支链产品的高选择性外文翻译资料

Mizoroki–Heck化学

镍催化下芳基磺酸盐的Mizoroki–Heck反应以及电子无偏向的末端烯烃的氯化：支链产品的高选择性

Sarah Z. Tasker, Alicia C. Gutierrez, and Timothy F. Jamison

摘要：在电子无偏向烯烃的Heck反应中实现高选择性一直是一个长期的挑战。在使用镍催化的阳离子Heck反应中，对于大多数亲电芳基和脂肪族烯烃我们能够实现对支链产物的良好选择性（任何情况下ge;19：1），一个具有合适配位角度和空间轮廓的二齿配位体是获得高度支链或者线型选择性的关键，而适当的碱抑制了产物的烯烃异构化。尽管传统上芳基三氟甲磺酸酯被用做引发阳离子Heck反应过程，但是我们已经证明了通过三乙基硅基三氟甲基磺酸酯，我们可以实现催化量的镍配合物的抗衡离子交换，例如更加便宜和稳定的芳基氯化物，甲磺酸盐，甲苯磺酸盐和氨基磺酸盐用来制备具有高选择性的相同支链产物。

自从1970年，Mizoroki－Heck反应^[1]为合成化学提供了一种从芳基或者苄基亲电分子以及更加简单的烯烃去合成取代烯烃的有力途径。^[2]尽管远不及对钯催化对应物质的研究，镍催化的Heck反应^[3]具有一些独特的优势，除了镍的成本低之外还包括更快速的氧化加成（允许使用各种各样的亲电类物质），更加易于插入烯烃，同时由于镍的配位键长度较短，更容易控制空间立体环境。^[4]与在其他交叉耦合反应中更加普遍地使用镍相比，这些优点似乎在Heck反应中没有得到充分的利用。^[5]最近，我们小组展示了其中的一些特点通过展示在使用[Ni(cod)₂] 和PCy₂Ph (cod = 1，5-环辛二烯, Cy = 环己基)催化时，苄基氯化物能够以一种高选择性的方式（任何情况下ge;19：1）和乙烯以及端烯烃反应生成支链产物。^[6]本报告是第一例催化剂控制的电子无偏移烯烃发生的高度支链选择性Heck反应。在此，我们报告了这个高区域选择性反应更广泛地使用在芳基亲电分子上的拓展。

对于端位烯烃，Heck反应有两种可能的区域选择性化学结果(图1)。一般地，缺电子烯烃一直被用做Heck耦合，生成基本完全线性的产物。然而，到了90年代中期Cabri和Candiani^[7]以及其他人的一系列发展^[8]，允许通过阳离子Heck过程给予富电子烯烃的支链产物高度的选择性。通过对反应条件的控制，有利于抗衡离子从金属中心分离，从而能使全部支链或者线性选择性的逆转。^[9]

不幸的是，即使在阳离子条件下，电子无偏移烯烃也给出了更加适当的br/ln 比值(例如5.2：1）。^[10]在过去的一年里，这个领域重新吸引了人们的关注。周和他的同事报道了钯催化的端位烯烃^[11]和乙烯基芳香烃^[12]与芳基氟甲磺酸酯具有良好产率的Heck反应。Stahl和他的同事也报道了乙烯基硼酸和末端烯烃在使用钯和邻菲罗啉类配体发生的氧化Heck反应。^[13]在这些反应中，对

于广泛的底物范围而言高等级的区域选择性是至关重要的，因为在几乎所有情况下，通过柱层析色谱法得到的烯烃位置异构体都是不可分离的。^[14]然而，周和Stahl小组的工作显示了广泛的区域选择性，前一种方法通常需要邻位取代的芳基三氟甲磺酸酯才能达到优异的区域选择性（这里定义为19:1，即95:5）。

结构1 阳离子Heck机理中苄基(左)^[6a]和芳基(右)亲电的关键中间体结构

在我们对镍催化的阳离子Heck反应^[6a,15]理解的基础上，我们开始直接用苯基三氟化物(2a)和1-辛烯进入该反应。即使在优化反应条件之后(表1，条目1)，先前用于苄基氯的配体PCy₂Ph（5）仅产生所需产物的中等产率和位置异构体比率（r.r.）。 对比结构1中的中间体，我们发现苄基亲电物质可以从eta;¹过渡到eta;³。^[6a]然而，芳基亲电分子的配体范围是极其不同的，可能含有两种相连的膦，这为诱导高水平的区域控制提供了新的挑战。对具有不同电子和空间性质的单齿配体的广泛研究，对收率或br/ln选择性几乎没有提高；因此，研究范围扩大到双齿配体。Dcypp(6)显示出良好的区域选择性，但只有中等的反应活性(条目2)。高温导致明显可见的镍(0)粒子的形成和产率的降低。我们 假设当氧化加成过程顺利进行时，苯基中插入烯烃的过程仍然缓慢。为了促进这一步，我们探究了一个具有更大咬合角的配体，从理论^[16]和实验上看，^[17]更大的咬合角能增加迁移插入率。

表1 ：配体优化：键长的所需空间

1. 根据参考文献计算。[18]使用分子力学MMF力场和Ni-P键长度为2.28Au.[b]GC关于PhOTf的转换.[c]只考虑支链产物3a的产率，通过气相色谱分析 [e]配体(30 mol%).[f][Ni(Cod)2](10 mol%)，1(12 mol%)，1-辛烯(1.5等分)，THF(1m).[g] 异构产物产率.[h]1-辛烯 COD=1，5-环辛二烯，DABCO=1，4-重氮杂环[2.2.2]辛烷。

事实上，具有较大咬角^[18]的双齿配体(如dippf(7))提高了转化率，并且在较高的温度下更稳定(条目3)。总的来说，四碳桥似乎是最有希望的。 Dcypb(10)在室温下转化率低，但在60℃时稳定存在，提供了良好的br/ln产品比例，产率高，无副产物生成(条目6)。在配体(1)中使用环戊基而不是环己基带来了一个最好的结果，高转化率，良好的br/ln选择性，整体良好的位置异构体比值（条目7）。最后，如果牢固的Ni-H物质会引起beta;-H消除从而影响产物的区域选择性，改变碱基可能减少异构化。可喜的是，1，4-重氮杂环[2.2.2]辛烷(DABCO)提供了较高的产率和区域选择性，并且将催化剂负载可减少到10%的摩尔分数（条目8）。此外，反应中所需的1-辛烯的量可减少到1.5等份，甚至可减少到1.1等份(条目9)，两种反应组分都很珍贵因而使得这个转变对反应很有吸引力。

更重要的是，DABCO和配体1的结合首次允许使用芳基氯化物(表2)。尽管我们的团队先前已经证明TESOTf可以用于进行Ni-Cl到Ni-OTf的抗衡离子交换以获得苄基氯化物以进入阳离子Ni-Heck途径，但以前尝试使用芳基氯化物失败了。但是，通过对反应条件进行一定的改进，不仅芳基氯化物(条目1)，甲酰芳基酯(条目2)、甲苯磺酸酯(条目3)和氨基磺酸盐(条目4)，都能获得较高产率的产物3a。^[19]虽然溴化物和碘化物经历过氧化加成，但没有发生反离子交换。这种传统上被视为与钯不反应的亲电物质的使用证明了镍催化反应可使更便宜，更稳定，更容易获得的氯化物和苯酚衍生物反应得到相应的产品。^[5]

表2：芳基卤化物和磺酸盐与TESOTf^[a]的反应。