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ACS Catal: 加拿大多伦多大学、德国明斯特大学合作报道Ni催化手性氨基甲酰基碘化反应

纳米技术

2020-03-27

碳卤键在有机化学中具有非常高的化学反应性，有机卤化物是一种重要的有机试剂。金属催化在有机卤化物的官能团转化反应中起到关键作用，但是其中有两个缺点：反应过程中一般通过芳基卤化物作为原料，因此产物难以体现出对映选择性；对于Ni金属催化剂，目前还未见相关高对映选择性的催化有机卤化物的反应报道。Ni催化在过去20年得到了快速发展，除了能在Pd的催化反应起到类似Pd的作用，和其他的第四周期过渡金属相比，Ni展现了特殊的催化活性。2018年，Mark Lautens 报道了Ni催化对映性碳碘化反应(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 10950.)，随后他们通过非对称性的对吲哚的环化反应过程实现了生成芳基C-I键（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5095.）。这次，加拿大多伦多大学Mark Lautens、德国明斯特大学Frank Glorius合作通过简单的Ni(II)催化剂和商业购买的配体(S)-^tBuPHOX实现生成非对映结构的3，3-二碘取代氧化吲哚。

本文要点：

（1）反应条件筛选。反应中使用NiI₂作为Ni源，对手性配体分子进行筛选（Tol-BINAP，Monophos，Trost，Josiphos，^sBuPHOX，BnPHOX），发现手性配体分子中^tBuPHOX有最好的效果，在该条件中，能够以91 %的反应产率进行，该反应的ee值未95：5。

（2）对产物的拓展。对原料中芳基烯烃取代基进行甲基、异丙基、正丁基、苄基、环丙基等修饰，得到的产物中ee值大部分都能达到95：5，反应的收率一般都能达到中等收率。对原料中芳基上的酰胺基上的N原子取代（烯丙基、甲基、PMB）后的反应性进行拓展，反应一般能得到中等收率，反应的ee值一般能达到90：10。

（3）对催化反应机理进行探索，并进行了控制实验，对机理进行理解。作者提出了三种可能的机理。第一种机理（Ni⁰-Ni^II催化循环）：反应中首先Mn(0)将NiI₂还原，生成Ni(0)L_n，随后加成到原料的酰氯中，形成Ni(II)配位的中间体，经由KI协助的migratory insertion过程，最后经过还原消除Ni(0)，得到最终产物。第二种机理（Ni^I-Ni^III循环）：反应中首先Mn(0)将NiI₂还原为Ni(I)I，随后进行和Ni⁰-Ni^II类似的催化循环过程。第三种机理（I-Ni循环）：NiI₂加成到原料的烯烃官能团上，分别在C=C键上生成C-I键和C-Ni^IIL_n-I键，随后经过C-C键生成过程，并将原料分子中的Cl和Ni消除，生成NiX₂和最终产物。