8x8ⅹ华人永久免费视颍,中文字幕高清在线中文字幕,高清无码午夜福利在线观看,精品国产人成亚洲区

聯(lián)芳基骨架是一類重要的結(jié)構(gòu)單元，傳統(tǒng)的構(gòu)建方法主要是鹵化物與有機(jī)金屬試劑的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，但通常會(huì)產(chǎn)生超化學(xué)計(jì)量的化學(xué)廢物。與之形成鮮明對(duì)比的是，鈀催化簡(jiǎn)單芳烴的交叉脫氫偶聯(lián)反應(yīng)是一種符合原子經(jīng)濟(jì)和綠色合成的直接且快速的反應(yīng)途徑（Figure 1a）。然而，此類轉(zhuǎn)化通常具有催化效率降低、底物范圍有限和有副產(chǎn)物生成等問(wèn)題。雖然早在1968年Davidson和Triggs就發(fā)現(xiàn)了鈀絡(luò)合物間的轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程，但很少有報(bào)道能夠?yàn)檫@種轉(zhuǎn)化提供實(shí)驗(yàn)證據(jù)。2003年，Osakada課題組通過(guò)分子內(nèi)的配體交換闡述了芳基的轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程（Figure 1b）。此外，Hartwig和Stahl課題組分別對(duì)鈀絡(luò)合物轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程的作用模式進(jìn)行了詳細(xì)的機(jī)理研究，分別實(shí)現(xiàn)了芳基鹵化物和二甲苯直接芳基化。下載化學(xué)加APP到你手機(jī)，更加方便，更多收獲。

近些年，過(guò)渡金屬催化的C-H活化和電有機(jī)合成相結(jié)合已經(jīng)成為一種獨(dú)特且有效的可持續(xù)分子合成方法。其可以利用電來(lái)代替有毒的化學(xué)氧化劑。然而，通過(guò)電化學(xué)，鈀催化的雙C-H活化策略來(lái)構(gòu)建聯(lián)芳基化合物則少有報(bào)道?；谑┱陆苷n題組多C-H鍵活化策略的啟發(fā)（Figure 1c），最近，德國(guó)哥廷根大學(xué)Lutz Ackermann課題組報(bào)道了一種新穎的鈀催化，電化學(xué)交叉脫氫轉(zhuǎn)化，在不需要使用化學(xué)氧化劑以及對(duì)試劑進(jìn)行預(yù)官能團(tuán)化的條件下實(shí)現(xiàn)了聯(lián)芳基化合物的構(gòu)建。值得注意的是，作者提出了一種罕見(jiàn)的雙金屬機(jī)理，其以Pd-to-Pd的芳基轉(zhuǎn)移過(guò)程作為決速步驟（Figure 1d）。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作者以N-乙?；臍溧?strong style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">1a和鄰二甲苯2a作為模板底物進(jìn)行反應(yīng)探索（Scheme 1）。通過(guò)一系列反應(yīng)參數(shù)優(yōu)化，作者得出當(dāng)使用陽(yáng)極管：1a (0.20 mmol), 2a (1.0 mmol), Pd(OAc)₂ (10 mol%), 2.6-lutidine (20 mol%), Cu(OTf)₂ (10 mol%), nBu₄NBF₄ (40 mg), HFIP/AcOH (1.0 mL: 2.0 mL), 陰極管: 2a (1.0 mmol), nBu₄NBF₄ (40 mg), HFIP/AcOH (1.0 mL: 2.0 mL), 在1.0 mA電流下電解, 100 °C反應(yīng) 18 h, 可以以72%的分離產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物3?？刂茖?shí)驗(yàn)表明鈀催化劑和電流在此雙C-H芳基化過(guò)程中具有不可或缺的作用。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

在得到了最優(yōu)反應(yīng)條件后，作者對(duì)此轉(zhuǎn)化的底物范圍進(jìn)行了探索（Scheme 2）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明一系列不同取代的芳烴（尤其是缺電子芳烴）均具有良好的兼容性，以36-95%的產(chǎn)率得到相應(yīng)的聯(lián)芳基產(chǎn)物4-50。其中，一系列骨架和官能團(tuán)包括鹵素、潛在的Shono-類型氧化烷基化酰胺骨架等均可兼容。遺憾的是，羧酸和溴苯不能兼容此體系。值得注意的是，利用此策略還可以實(shí)現(xiàn)生物活性分子Tamibarotene酯的后期衍生化以及實(shí)現(xiàn)Boscalid前體的合成。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

隨后，為了深入理解反應(yīng)過(guò)程，作者進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究（Figure 2），并得出如下結(jié)論：1）鈀催化劑的動(dòng)力學(xué)級(jí)數(shù)是二級(jí)而不是一級(jí)；銅、lutidine和電流的動(dòng)力學(xué)級(jí)數(shù)為零；2）缺電子芳烴的反應(yīng)途徑與富電子芳烴的反應(yīng)機(jī)理有關(guān)；3）2當(dāng)量鈀、1當(dāng)量1a和1當(dāng)量2a參與了速率決定步驟?；谏鲜鼋Y(jié)果，作者認(rèn)為反應(yīng)有兩種可能的反應(yīng)途徑：1）Pd(II)到Pd(II)的轉(zhuǎn)金屬化機(jī)理；2）雙金屬Pd(IV)機(jī)理。而轉(zhuǎn)金屬化機(jī)理是更可能的反應(yīng)路徑。此外，作者通過(guò)H/D交換實(shí)驗(yàn)得出這兩種同位素參與反應(yīng)的產(chǎn)率均超過(guò)了Pd(OAc)₂的量，這表明每種底物的金屬化過(guò)程均是可逆的。此外，KIE研究顯示底物1a存在二級(jí)KIE或不存在KIE，底物2a存在一級(jí)KIE，這表明1a的C-H鍵很容易斷裂，而2a的C-H鍵斷裂較難。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

為了進(jìn)一步驗(yàn)證作者所提出的兩個(gè)鈀中心之間的協(xié)同芳基轉(zhuǎn)移過(guò)程，作者探索了在決速步驟中靜息態(tài)催化劑和活性催化劑之間的關(guān)系（Figure 3）。首先，作者通過(guò)HRMS分析，對(duì)在催化條件下可能的中間體進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。從HRMS譜圖得出，反應(yīng)中存在三個(gè)中間體51-53（Figure 3a）。隨后，作者使用非配位的二氯甲烷作為溶劑，合成了二聚體絡(luò)合物54和55（Figure 3b）。絡(luò)合物54和55在溫和條件下即可獲得與作者所觀測(cè)到的1a的KIE值相一致。在室溫下，用乙腈處理二聚鈀絡(luò)合物55，可以以接近定量的產(chǎn)率形成單體鈀絡(luò)合物56（Figure 3c）。55和2a之間的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)在1小時(shí)內(nèi)可以以44%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物8，在2小時(shí)內(nèi)以55%的產(chǎn)率得到8（Figure 3d），這表明有機(jī)鈀絡(luò)合物55可能是反應(yīng)的活性催化劑前體。這一假設(shè)通過(guò)55和二甲苯反應(yīng)的原位核磁共振研究得到了證實(shí)，并觀察到了預(yù)催化劑55的誘導(dǎo)期（Figure 3e）。作者通過(guò)55和56反應(yīng)的非原位GC監(jiān)測(cè)得出這兩種中間體的反應(yīng)速率相當(dāng)（Figure 3f）?？紤]到絡(luò)合物56是由強(qiáng)配位的乙腈來(lái)穩(wěn)定的，因此單體鈀是動(dòng)力學(xué)上更有利的活性催化劑。此外，DFT計(jì)算揭示了Pd(OAc)₂在二甲苯上的C-H活化在能量上是有利的，且能壘為16.4 kcal mol^?1。然而，當(dāng)使用二聚體催化劑時(shí)，同樣的步驟在能量上是不利的，且能壘為25.2 kcal mol^?1。循環(huán)伏安法（CV）測(cè)試表明，絡(luò)合物55在室溫下，HFIP/AcOH中具有良好的穩(wěn)定性（Figure 3g）。在室溫下加入過(guò)量的2a時(shí)，作者并沒(méi)有觀察到催化電流，因此否定了Pd(III)或Pd(IV)中心發(fā)生二次C-H活化的可能性。將絡(luò)合物54在用于催化的溶劑中加熱至90 ^oC可以誘導(dǎo)絡(luò)合物58的形成（Figure 3h）。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)觀察和動(dòng)力學(xué)研究，作者提出中間體52為靜息態(tài)，單體51是循環(huán)活性催化劑。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

接下來(lái)，作者探索了Cu(OTf)₂和2,6-lutidine在活性催化劑再生中的確切作用（Figure 4）。在1當(dāng)量Cu(OTf)₂作為化學(xué)氧化劑的情況下，增加2,6-lutidine的用量，產(chǎn)物3的產(chǎn)率從88%下降到20%，而以電為氧化劑的反應(yīng)則保持了催化效率（Figure 4a）。這就導(dǎo)致了在lutidine存在下Cu²⁺的氧化能力降低，這一點(diǎn)通過(guò)CV研究得到了證實(shí)（Figure 4b）。此外，當(dāng)作者將鈀和銅混合時(shí)觀察到了新的氧化過(guò)程，從而證實(shí)了不同金屬之間的相互作用（Figure 4c）。因此，作者得出反應(yīng)中銅鹽是作為Pd(0)的穩(wěn)定劑而非氧化還原催化劑。

（圖片來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）

基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，作者提出了可能的催化循環(huán)（Figure 5）：首先，1a和2a的C-H活化同時(shí)發(fā)生，分別產(chǎn)生絡(luò)合物51和59。在這里，二聚體催化劑53是單體鈀環(huán)51的預(yù)催化劑。根據(jù)底物1與Pd(OAc)₂的比例，閉循環(huán)物種52可以以不同的濃度存在。隨后，51與59通過(guò)分子間轉(zhuǎn)金屬化產(chǎn)生60，并通過(guò)還原消除得到所需產(chǎn)物3。兩個(gè)有機(jī)鈀絡(luò)合物之間的轉(zhuǎn)金屬化為整個(gè)反應(yīng)的決速步驟。產(chǎn)物形成過(guò)程中所生成的Pd(0)隨后被Cu絡(luò)合物穩(wěn)定，而Cu絡(luò)合物通過(guò)陽(yáng)極氧化再生活性Pd(II)物種，從而結(jié)束催化循環(huán)。