JACS：无配体、室温！碳氧键活化

近年来，C-O键作为亲电试剂越来越引起人们的重视。在众多C-O键中，由于C–OMe键的高键能，过渡金属催化的C-OMe键活化一直被认为是该领域的一大挑战。根据成键来分类，目前C-O键活化主要分为：1）与C-M物种发生交叉偶联构建C-C键（path a）；2）与其他的亲核试剂如含N或B的试剂反应形成C-X键（X = N, B, path b）。C-C键构建的研究最为广泛，C-X键的研究在近些年取得一些突破，然而也面临着需要较高的温度、昂贵的配体、底物局限于萘环等问题。近期，西班牙加泰罗尼亚化学研究所（ICIQ）的Ruben Martin教授课题组在JACS上报道实现了Ni催化的芳基甲基醚的直接硅基化反应。值得一提的是，该反应无需配体，室温甚至0 ℃就可高效转化，条件极其温和。此外，不仅萘甲醚能反应，普通的苯甲醚也可以很好的参与反应，这是目前C-O键活化的大突破（Scheme 1）。

Scheme 1. 基于C-OMe活化的交叉偶联。图片来源：JACS

作者采用萘甲醚1a和硅试剂2a作标准底物，对条件进行优化。经优化发现，在使用Ni(COD)₂作催化剂，KO^tBu作碱，PhMe作溶剂，于室温下反应1.5 h条件下，反应以88%的收率得到目标产物（Scheme 2）。需要指出的是，使用配体如膦配体（Entry 6）或卡宾配体（Entry 7）对反应没有影响。而且，即使在0 ℃下，反应仍然可以实现高效转化（Entry 16），显示了该催化体系的强大。

Scheme 2. 条件优化。图片来源：JACS

在该条件下，作者对含其他π共轭体系的芳基甲基醚的底物适用范围进行了考察（Scheme 3）。结果显示，底物的适用范围广，反应产率高，同时，除了萘甲醚类底物外，二苯并呋喃类底物也可以获得很好的反应性（3t）。当然，体系中也有一些不成功的底物，如1u-1y，就是其中的代表。

Scheme 3. 含其他π共轭体系的芳基甲基醚的硅化。图片来源：JACS

含其他π共轭体系的芳基甲基醚，如萘甲醚或者联苯甲醚类底物，底物中含有两个芳香环，其C-O键活化比不含其他π共轭体系的芳基甲基醚（如苯甲醚）要容易得多。难得的是，本工作发展的催化体系在室温下仍适合普通的苯甲醚（5a-5i）和苯乙烯基甲基醚类底物（5j-5k），并且可以取得较好的结果（Scheme 4）。

Scheme 4. 不含其他π共轭体系的芳基甲基醚的硅化。图片来源：JACS

为了证明该方法的实用性，作者还做了以下实验：首先，基于对惰性化学键的深刻理解，作者做了正交实验。从底物6出发，可以经由OMe邻位C-H键锂化、硅化，也可以Rh催化相对贫电子的芳环C-H键硅化，也可以直接对C-O键直接硅化。同时，作者还通过实验证明，这一方法的产物在有机合成中的实用性相当不错，这些产物可以高效地转化为了芳基卤代物，也可以与苯并噻吩发生氧化偶联得到产物14（Scheme 5）。

Scheme 5. 合成应用。图片来源：JACS

基于对文献的调研和实验的初步探索，作者提出了如下的机理（Scheme 6）：反应中可能的关键中间体20是有Ni(COD)₂与KO^tBu和硅试剂2a原位产生的。中间体20可以经由芳香亲核取代反应得到产物（path a），也可能经由非典型的C-OMe对Ni（0）ate盐进行氧化加成模式，而后还原消除得到产物（path b）。

Scheme 6. 可能的机理。图片来源：JACS

—— 总结 ——

Ruben Martin课题组发展了Ni催化的芳基甲基醚与硅试剂的交叉偶联反应，成功地应用于硅试剂的制备。与过去的C-O键活化相比，该反应无需配体，条件温和，室温即可进行，产率高，选择性好，而且对普通的苯甲醚有很好的反应性。此外，作者还通过设计实验证明了方法的实用性，对该反应的机制也进行了较为深入的研究。

Ruben Martin教授及本工作摘要。图片来源：ICIQ

课题组主页：

http://www.iciq.org/research/research_group/prof-ruben-martin/

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Mild & Ligand-Free Ni-catalyzed Silylation via C–OMe Cleavage

J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b10998

（本文由ChemHP供稿）

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