通過烯烴異構(gòu)化對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行遠(yuǎn)程官能化已引起越來越多的關(guān)注。目前Pd、Ni 和 Zr 等金屬已經(jīng)能夠很好的參與該類反應(yīng)，但考慮到經(jīng)典過渡金屬催化反應(yīng)的數(shù)量，反應(yīng)類型仍然有限。例如，催化烯丙基取代已被充分研究并在有機(jī)合成中大量使用，但很少探索相應(yīng)的“遠(yuǎn)程”取代。難以擴(kuò)大反應(yīng)多樣性的原因之一是，通過有效控制催化循環(huán)終止步的選擇性非常有限。已使用三種策略來終止反應(yīng)：（i）醇轉(zhuǎn)化為羰基（圖 1c），（ii）形成π-烯丙基（或芐基）中間體，然后是親核攻擊（圖 1d）和（iii）形成 α,β-不飽和系統(tǒng)（圖1e）。所有這些反應(yīng)的選擇性基本上取決于熱力學(xué)穩(wěn)定產(chǎn)物或中間體的形成。涉及烯烴異構(gòu)化的其他類型的遠(yuǎn)程官能化主要使用類似的終止策略。
形成簡(jiǎn)單烯烴的終止策略是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)檫@種類型的烯烴可以很容易地異構(gòu)化以得到更熱力學(xué)穩(wěn)定的一種或異構(gòu)體的復(fù)雜混合物。為了在鏈行走后區(qū)域選擇性地形成烯烴部分，使用β-乙酰氧基消除是一種好的選擇，因?yàn)樗鼤?huì)在乙酰氧基的位置不可逆地生成烯烴。先前已經(jīng)報(bào)道了使用β-乙酰氧基消除來選擇性形成烯烴。Sawamura及其同事通過碳金屬化/β-乙酰氧基消除途徑開發(fā)了鈀催化的區(qū)域選擇性烯丙基芳基化，作者推測(cè)將鏈行走機(jī)制納入該反應(yīng)可能導(dǎo)致烯烴芳基化的發(fā)展，形成在遠(yuǎn)處的一個(gè)新的烯烴部分。在通過鏈行走的反應(yīng)中β-消除離去基團(tuán)的使用僅限于幾個(gè)例子，鏈行走/β-X消除策略尚未用于簡(jiǎn)單的烯烴芳基化反應(yīng)。
近日，慶應(yīng)義塾大學(xué)化學(xué)系Takuya Kochi教授報(bào)道了一例鈀催化遠(yuǎn)程芳基化取代反應(yīng)，該反應(yīng)用于芳基硼酸與具有遠(yuǎn)距離乙酰氧基的烯烴反應(yīng)，以合成在遠(yuǎn)程位置具有烯烴部分的芳基化產(chǎn)物。β-乙酰氧基消除是催化循環(huán)中的關(guān)鍵步驟。該反應(yīng)適用于各種芳基硼酸和烯烴底物。當(dāng)苯基硼酸1a與帶有遠(yuǎn)程乙酰氧基的末端烯烴2a的反應(yīng)在Pd(OAc)2、1,10-菲咯啉，AgSbF6存在下進(jìn)行時(shí)，產(chǎn)物4aa的GC產(chǎn)率為79%（方案 1）。然而，產(chǎn)物是2.2:1混合物。然后作者進(jìn)行配體篩選以提高區(qū)域選擇性，發(fā)現(xiàn)吡啶異惡唑配體3b以3.5:1的選擇性得到4aa，但產(chǎn)率略低。進(jìn)一步優(yōu)化將選擇性提高到4.0:1，并且以80%的GC產(chǎn)率獲得了產(chǎn)物 4aa。
隨后作者使用具有不同亞甲基鏈長(zhǎng)度的末端烯烴檢查芳基硼酸的范圍。2b與苯基硼酸 (1a) 的反應(yīng)以82%的分離產(chǎn)率得到了具有8.9/1比率的產(chǎn)物，對(duì)于使用 2-甲基-和3-甲基苯基硼酸。使用4-取代的芳基硼酸研究了取代基的電子效應(yīng)，結(jié)果表明吸電子基團(tuán)的引入通?？梢蕴岣咧辨?直鏈比率。包括氯、溴和氰基。多種芳基硼酸也可用于具有較長(zhǎng)亞甲基間隔基鏈的烯烴。2a與苯基硼酸1a以及2-和4-取代芳基硼酸的反應(yīng)以32-91% 的產(chǎn)率得到相應(yīng)的產(chǎn)物。具有 7 個(gè)亞甲基單元的末端烯烴 2c 也可以通過 7 個(gè)碳原子上的鏈行走與 1a 反應(yīng)，以 64% 的產(chǎn)率得到相應(yīng)的產(chǎn)物。
在乙酰氧基的α-位具有除叔丁基以外的取代基的末端烯烴的反應(yīng)如圖所示。具有異丙基的底物(2d)得到相應(yīng)的苯基化產(chǎn)物4ad，產(chǎn)率為62%，9.7的比率。4-三氟甲基苯基硼酸 (1j) 的比率提高到 12。對(duì)于含苯基(2e)的烯烴與1a和1j的反應(yīng)，觀察到更高的比率。衍生自叔醇的底物也適用于該反應(yīng)。環(huán)己烷衍生物2f與1b反應(yīng)以 76% 的收率得到產(chǎn)物 4af，比率為21，1j與α,α-二甲基高烯丙基乙酸酯2g反應(yīng)的比率為26。
該芳基化的催化循環(huán)如圖所示。乙酰氧基鈀物質(zhì)A與芳基硼酸1之間的金屬轉(zhuǎn)移生成芳基鈀物質(zhì)B。2隨后2,1-插入得到烷基鈀物質(zhì)D。鈀中心鏈行走后 (D 到 E)，β-乙酰氧基消除為 4 得到了再生乙酰氧基鈀物質(zhì)A。該反應(yīng)成功的關(guān)鍵是鏈行走是通過非解離機(jī)制發(fā)生的，其中在β-乙酰氧基消除之前不會(huì)發(fā)生烯烴交換。
基于所提出的催化循環(huán)，該反應(yīng)可適用于具有除乙酰氧基以外的離去基團(tuán)的烯烴底物。1a 與苯甲酸酯5和苯基醚6反應(yīng)分別以67%和50%的產(chǎn)率得到了芳基化產(chǎn)物4ab，但三氟乙酰氧基、丁氧基和鄰苯二甲酰亞胺基團(tuán)不能用作該反應(yīng)的離去基團(tuán)，從而產(chǎn)生痕量的4ab.
接下來，作者探索了具有1,1-二取代烯烴的底物的反應(yīng)性。在優(yōu)化反應(yīng)條件后發(fā)現(xiàn)1,1-二取代烯烴 2h 與 1a 的遠(yuǎn)程芳基化取代以 77% 的分離產(chǎn)率（82% GC 產(chǎn)率）提供了單一區(qū)域選擇性的苯基化產(chǎn)物 4ah。多種帶有給電子和吸電子基團(tuán)的芳基硼酸1適用于該反應(yīng)，并以高產(chǎn)率提供相應(yīng)的產(chǎn)物。具有異丙基 (2i) 和偕二甲基(2j)而1,1-二取代烯烴的反應(yīng)分別以 57% 和 53% 的產(chǎn)率得到產(chǎn)物 4ai 和 4aj。乙酸高烯丙酯 2k和具有 8 個(gè)亞甲基 (2l) 的烯烴底物也與 1a 反應(yīng)，以良好的產(chǎn)率得到苯化產(chǎn)物 4ak 和 4al。
遠(yuǎn)程芳基取代被應(yīng)用于MPAQ的合成。1l硼酸與2g在 80 oC反應(yīng)4天，以54%的收率得到了MPAQ (4lg)。該結(jié)果表明該反應(yīng)可用于將含有烯基部分的烷基，例如高異戊二烯基，輕松安裝到芳環(huán)上。
通過非離解鏈行走進(jìn)行的反應(yīng)的特征之一是存在于烷基鏈上的立體中心的構(gòu)型，其中金屬催化劑的遷移得以維持。1a 與手性烯烴底物 (S)-2m 的反應(yīng)(94% ee)得到了相應(yīng)的產(chǎn)品4am （92% ee）。立體化學(xué)的高度保留支持非離解鏈行走過程。總結(jié)一下，作者開發(fā)了鈀催化的帶有乙酰氧基的烯烴的遠(yuǎn)程芳基化取代。合成在遠(yuǎn)處位置具有烯烴部分的芳基化產(chǎn)物。多種芳基硼酸也適用于該反應(yīng)。
