西北大学关正辉团队Angew：钯催化烯烃内向异构化氢酰胺化

烯烃的羰基化反应是有机合成中的重要基础反应之一。烯烃的异构化-羰基化是将烯烃先异构化为新的烯烃然后再进行羰基化的反应，该类反应可直接将烯烃的不同异构体混合物转化为单一的羰基化产物，在有机合成中具有重要的用途。然而，传统的烯烃异构化羰基化反应主要局限于将内式烯烃异构化为末端烯烃从而获得线性羰基化产物，难以实现将末端烯烃异构化为单一的内式烯烃再羰基化，因而难以用来合成支链羰基化产物。

图1. 异构化氢羰基化：背景、挑战。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

近日，西北大学关正辉教授（点击查看介绍）课题组在前期关于钯催化烯烃羰基化反应研究的基础上（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 85-91; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 7298-7305; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 12199-12205 (hot paper); Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23117-23122 (hot paper); Nat Commun. 2023, 14, 3167; Nat Commun. 2023, 14, 2572; Sci. China Chem. 2023, 66, 1474-1481等），设计以双钯催化剂接力催化的策略，实现了烯烃的内向异构化羰基化反应。他们以叔丁基膦钯为烯烃内向异构化催化剂，搭配烯烃羰基化催化剂RuPhos-钯，实现了烯烃的内向异构化氢酰胺化反应。该反应为2-芳基烷基酰胺的合成提供了新的方法，也为烯基远程二级sp³ C-H键的直接羰基化提供了新的策略。

图2. 本篇工作。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

底物范围

在最优反应条件下，作者首先对反应底物的适用范围进行了考察。研究表明，该反应对底物上的各种官能团如氟、氯、溴、甲氧基、三氟甲基、磺酰基等均具有良好的兼容性。内式烯烃也适用于该反应。另外，噻吩、吡啶、吲哚、苯并呋喃、二苯并呋喃等杂环取代的烯烃也适用于该类反应，从而为2-杂环取代烷基酰胺的合成提供了有效的方法。作者还对芳胺底物进行了拓展。研究表明，无论是含供电子取代基的芳胺还是含有吸电子取代基的芳胺，以及萘胺、二氢吲哚等都能获得良好的结果。

图3. 底物范围的考察。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

机理研究

作者以烯烃异构化混合物为原料，在标准条件下得到了单一的酰胺产物。机理研究证明了叔丁基膦钯催化剂负责烯烃的内向异构化，而Ruphos配位的钯催化剂负责内式烯烃的马氏羰基化。并通过对两种钯催化剂用量的调控实现了长链烯烃的高位点选择性异构化羰基化反应。控制实验和氘代实验研究表明，[PdH]物种可以在不同的碳链之间相互交换，确保了在羰基化反应发生之前，不同的烯烃异构体可以快速异构化为与芳基共轭的单一异构体。

图4. 反应研究。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

总结

在本篇工作中，关正辉教授课题组发展了钯催化非活化烯烃的内向异构化羰基化反应。作者通过发展叔丁基膦钯和RuPhos钯接力催化的策略，高效、高选择性地实现了烯烃的内向异构化-氢酰胺化反应。该研究为烯烃异构化-羰基化反应的发展提供了新的思路，为2-芳基烷基酰胺的合成提供了新的方法，也为烯基远程二级sp³ C-H键的直接羰基化提供了新的方案。

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 Inward Isomerization Hydroaminocarbonylation of Alkenes

Xian-Jin Zou, Zhao-Xing Jin, Hui-Yi Yang, Fei Wu, Zhi-Hui Ren, Zheng-Hui Guan*

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202406226

关正辉教授简介

关正辉，西北大学教授，博士生导师。获国家基金委优秀青年科学基金资助，入选国家高层次青年人才特支计划，获得中国化学会青年化学奖、陕西省技术发明奖一等奖、陕西青年科技奖、全国优秀博士学位论文提名等奖励。为中共陕西省“羰基化合成”三秦英才创新团队带头人、陕西省羰基化合成创新团队带头人、陕西高校一碳化学转化创新团队带头人、中科院“西部之光”访问学者、陕西省优秀博士学位论文指导教师。研究兴趣为有机合成、羰基化反应、功能材料的合成与应用等，已在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、CCS Chem.、Sci. Bull.、Sci. China Chem.等著名期刊发表论文100余篇。

https://www.x-mol.com/university/faculty/13728