过渡金属催化金属卡宾参与的交叉偶联反应用以实现碳-碳键和碳-杂原子键的构建在过去几十年间被广泛地报道,并且取得了巨大进展。在这些反应中,通常是由重氮化合物或其前体(N-甲苯磺酰腙)在过渡金属催化剂作用下发生分解产生金属卡宾物种进而参与后续反应,这类金属卡宾物种通常带有吸电子取代基团或者中性取代基团,用以稳定该活性中间体。然而对于具有富电子烷氧基或硅氧基的金属卡宾由于其不够稳定并且缺乏现成的稳定前体,目前主要通过合成VI 族金属(Cr、Mo或W)卡宾配合物,随后利用化学计量的金属卡宾配合物参与过渡金属催化的交叉偶联反应中,因此该类含有富电子取代基的金属卡宾参与的偶联反应仍然具有很大的挑战性。
通过文献调研,发现酰基硅烷长期以来一直也被认为是一种通用的卡宾前体,可以通过光照辐射或者高温加热经由Brook重排,最终产生硅烷氧基卡宾中间体参与反应,目前已经取得了飞速的发展。基于前期的研究基础,近期国科大杭州高等研究院、中科院上海有机所王鹏研究员团队首次报道了可见光诱导Cu/SaBox催化的酰基硅烷和末端炔烃的交叉偶联反应。通过条件的优化,最终反应对酰基硅和末端炔烃都具有良好的官能团兼容性,同时利用所发展的方法学也成功实现了对药物分子苯唑西林的合成,很好的体现了反应的实用性。
为了更加深入地理解该反应可能存在的机理,作者通过一系列详细的机理实验进行验证。例如:无光照射条件下未能发生反应,由此排除了炔铜物种对酰基硅烷亲核加成反应的途径;通过使用氘标记的炔烃作为反应底物,揭示了炔烃中的氢是唯一的氢源;此外利用高分辨质谱可以检测到卡宾铜物种中间体,表明利用金属Cu催化剂捕获原位生成的α-硅氧基卡宾是可行的;通过动力学实验分析,表明反应催化剂和酰基硅烷均为一级反应,这可能揭示了酰基硅烷和铜催化剂都参与了反应的速率决定步骤。与此同时,作者也对该反应进行了DFT计算,由此更加详细、清楚地理解反应可能经历的过程,并且最终提出了该反应可能的催化循环。
参考文献:Cu/SaBox-Catalyzed Photoinduced Coupling of Acylsilanes with Alkynes. DIO:10.1002/anie.202216373.