碳正离子因其众多特殊的特性而在指导逆合成分析和寻找合成等效物等方面有着特殊的应用。由于苯基阳离子或其等价物的高能和复杂反应性的特点,鲜有报道涉及生成苯基阳离子的途径进行进一步的有机化学反应。例如重氮盐的热分解脱N2,光催化的C-F键活化,以及C-F键在有机硅试剂和弱配位阴离子作用下发生Bartlett-Condon-Schneider反应均可产生苯基阳离子或其等价物。其中通过甲硅烷基介导的C-F键活化产生芳基阳离子的反应条件较为温和且具有优异的反应性能。它可以通过sp3和sp2的插入反应,进行强键(C-F和C-H)直接参与的C-C键的交叉偶联反应,最终生成一系列环状化合物和更为复杂的反应物,该方法通过主族元素催化实现了芳烃的分子间C-H芳基化,为苯基阳离子策略实现C-C偶联提供了思路。

近日,郑州大学化学学院蓝宇教授课题组报道了通过C-F键活化产生苯阳离子中间体从而实现苯芳基化的机理和取代基效应的理论研究。该工作证实了[Me3Si]+[WCA]-和[Et3Si]+[WCA]-均可以触发催化循环反应的进行,而且[Me3Si]+[WCA]-作为催化剂实际参与催化循环过程。整个反应共分三步进行,即通过C-F键活化生成β-硅稳定的碳阳离子中间体,C–H插入得到β-硅稳定的Wheland中间体,及最终产物的释放与催化剂再生。在第二个过程中,连续的[1,2]-/[1,4]-质子转移策略是最优的反应路径。速率决定步骤为C-C偶联过程,这与动力学同位素标记研究结果相一致。此外,对于取代基效应的讨论表明,邻位的TMS取代通过诱导效应活化C-F键并起到稳定碳正离子的作用。间位取代基的位阻和电子效应都可影响最终产物的生成。该工作可为进一步扩展苯基阳离子策略在有机合成中的应用提供理论指导。相关结果发表在ChemCatChem上, DOI:10.1002/cctc.201901120作者:Xiaoyan Li, Ling Sun, Qiaochu Zhang, Dr. Shijun Li, Dr., Yang Wang, Prof. Donghui Wei, Prof. Wenjing Zhang*, Prof. Yu Lan*https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201901120
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