JACS：Pd催化芳基酯的Suzuki-Miyaura偶联

Suzuki-Miyaura偶联是目前构建C-C键最重要的方法之一。传统意义上的Suzuki-Miyaura偶联采用的亲电试剂主要是芳基卤代物及类卤代物，扩宽亲电试剂的使用范围无疑可以进一步提高反应的实用性。例如，从便宜易得的羧酸衍生物如羧酸酯出发，作为亲电试剂与亲核试剂反应，成为构建C-C键的又一思路。鉴于羧酸酯的C-O键有两种：酰基C-O键与芳基C-O键，目前从羧酸酯出发，在过渡金属参与下，反应的类型主要分为这三种：芳基C-O键对Ni氧化加成，而后接受亲核试剂的进攻得到C-C键偶联的产物（path A）；酰基C-O键对Ni氧化加成，接受亲核进攻、脱碳得到C-C键偶联的产物（path B）；以及近期渥太华大学Stephen G. Newman（点击查看介绍）和加州大学洛杉矶分校的Kendall N. Houk（点击查看介绍）等人在JACS报道的方法，使用基于N-杂环卡宾（NHC）的Pd催化剂，催化酰基C-O键对Pd氧化加成，而后直接与芳基硼酸偶联，实现了从羧酸酯制备芳基酮（path C）。

Scheme 1. 羧酸酯的交叉偶联。图片来源：JACS

作者采用羧酸酯1A和苯硼酸2a作标准底物，对条件进行优化。经优化发现，在使用Pd(IPr)(cinnamyl)Cl作催化剂，K₃PO₄作碱，水作添加剂，THF作溶剂，于100 ℃反应16 h条件下，反应最优（Scheme 2）。

Scheme 2. 条件优化。图片来源：JACS

在该条件下，作者对羧酸酯与芳基硼酸的底物适用范围进行了考察（Scheme 3）。可以看出，底物的适用范围广，反应产率高，多种结构的二芳基酮或芳基烷基酮都可以成功的制备（Scheme 3A）。同时，在较低的温度（70 ℃）下，作者对羧酸酯与芳基硼酸的电性进行了比较。不同的电性，如OMe、H、CF₃取代的羧酸酯与芳基硼酸表现了不一样的反应活性（Scheme 3B）。这表明对于特定的底物，反应的速决步骤可能不一样。

Scheme 3. 羧酸酯与芳基硼酸的适用范围。图片来源：JACS

基于不同化学键键能的差别，作者从含多种化学键的底物出发，经先后化学键活化，构建多种C-C键。如从C-S/C-O、C-N/C-O、两种不同活性的C-O选择性和C-Cl/C-O先后活化，生成多取代芳基酮（Scheme 4）。

Scheme 4. 多官能团化底物中化学键选择性转化。图片来源：JACS

而后，作者还分析了使用羧酸酯作酰基化试剂的独特优势。首先，羧酸酯可以经由多种方法高效制备（Scheme 5A）。同时，通过两步反应可以从便宜易得的苯乙酮或苯甲酸制备芳香酮（Scheme 5B&C）。催化剂的调控可以制备脱碳或不脱碳的产物（Scheme 5D）。

Scheme 5. 使用羧酸酯作酰基化试剂的独特优势。图片来源：JACS

最后，在Kendall N. Houk课题组的理论计算帮助下，作者对反应的历程做出了如下的解释（Scheme 6）：酰基C-O键对Pd氧化加成比芳基C-O键对Pd氧化加成能垒低，因而反应经氧化加成得到TS9过渡态。随后转金属、还原消除释放产物。

Scheme 6. 机理研究。图片来源：JACS

—— 总结 ——

在该工作，作者发展了从羧酸酯出发，酰基C-O键对Pd氧化加成，而后与芳基硼酸试剂偶联得到芳香酮的方法。该反应不同于以往羧酸酯的C-O键活化（Scheme 1）。反应产率高，选择性好。此外，作者还通过设计实验证明了该方法学的实用性。

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）：

Palladium-Catalyzed Suzuki-Miyaura Coupling of Aryl Esters

J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.6b12329

导师介绍

Stephen G. Newman

http://www.x-mol.com/university/faculty/6394

Kendall N. Houk

http://www.x-mol.com/university/faculty/843

（本文由ChemHP供稿）

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