导读

近日，美国加州理工学院Gregory C. Fu课题组报道了一种铁催化烷基亲电试剂与烯烃的还原交叉偶联反应。其中，使用氢硅烷（hydrosilane）作为氢源。其次，在Fe(OAc)₂、Xantphos与Mg(OEt)₂催化体系下，可在室温下有效地构建碳-碳键。有趣的是，该催化体系还可直接用于烯烃的加氢官能团化反应，如硼氢化反应。机理研究与烷基亲电试剂生成烷基自由基一致，也与碳-碳键形成之前的基本步骤（烯烃与铁结合和β-迁移插入）的可逆性一致。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.202306663）。

正文

过渡金属催化已经彻底改变了有机分子的合成。近些年来，化学家们已开发大量第二行过渡金属（如铑、钌和钯）催化方法，但第一行金属（如镍和铜）由于具有价格较低、毒性较小等优势，其催化方法则更具吸引力，。其中，铁催化剂极具吸引力，因为它储量丰富且毒性小（Figure 1A）。近年来，化学家们也开发了相关铁催化烷基亲电试剂与烷基亲核试剂的偶联反应，但大多数方法都需要使用格氏试剂作为亲核试剂，从而导致官能团相容性相对较差（Figure 1B）。最近，化学家们还开发了金属催化烷基亲电试剂与烯烃的还原性偶联反应，但尚未实现相应铁催化体系的开发（Figure 1C）。近日，美国加州理工学院Gregory C. Fu课题组报道了一种铁催化烷基亲电试剂与烯烃的还原交叉偶联反应（Figure 1D）。该策略具有反应条件温和、底物范围广泛、官能团兼容性良好等特点。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先，作者以烷基碘衍生物与烯烃衍生物作为模型底物，对反应条件进行了大量的筛选（Figure 2）。筛选结果表明，当以Fe(OAc)₂作为催化剂，H-Si(OEt)₃作为氢源，Xantphos作为配体，Mg(OEt)₂作为添加剂，THF作为溶剂，在室温下反应，可以78%的收率得到偶联产物1。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在获得上述最佳反应条件后，作者对底物范围进行了扩展（Figure 3）。研究表明，一系列不同取代的末端烯烃、内烯烃以及烷基碘底物，均可顺利进行反应，获得相应的产物1-19，收率为45-75%。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

紧接着，作者对反应机理进行了研究（Figure 4）。通过自由基抑制实验表明，反应涉及自由基的历程，并且由烷基碘生成了相应的烷基自由基（Figure 4A）。通过竞争性实验表明，反应涉及由烷基亲电试剂形成有机自由基的过程（Figure 4B）。通过氘代实验表明，在铁催化内烯烃还原偶联中观察到的链行走可能是由可逆的β-迁移插入/β-氢消除造成的（Figure 4C）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

此外，上述策略还可用于烯烃的加氢官能团化反应，如硼氢化反应，获得相应的产物20-23，收率为62-72%（Figure 5）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

总结

美国加州理工学院Gregory C. Fu课题组报道了一种铁催化烷基亲电试剂与烯烃的还原交叉偶联反应。该策略具有反应条件温和、底物范围广泛、官能团兼容性良好等特点。同时，该策略还可用于烯烃的加氢官能团化反应，如硼氢化反应。初步的机理研究与烷基亲电试剂形成有机自由基以及烯烃与铁的络合和β-迁移插入都是可逆的一致。

论文信息：

Iron-Catalyzed Reductive Cross-Coupling of Alkyl Electrophiles with Olefins

Xiaoyu Tong, Ze-Peng Yang, Carlos E. Del Angel Aguilar, Gregory C Fu

Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.202306663 

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