 取代1,3-二烯是常用的合成砌块，其可以进行多种催化转化，包括不对称氢官能化、双官能化、C-H官能化、环加成和交叉偶联等。1,3-二烯通常是由Mizoroki-Heck反应、烯烃复分解或交叉偶联等经典方法制备（Scheme 1）。然而，这些方法也具有一些缺点，包括官能团与强碱性有机金属试剂的相容性较差、商业原料的结构多样性受限等。因此，开发单步催化路线合成取代1,3-二烯烃的方法仍然是必要的。近日，普林斯顿大学Brad P. Carrow课题组报道了一种温和的钯催化（杂）芳基硼酸或烯基硼酸与环丁烯的有氧Heck偶联反应，并以区域和立体选择的方式分别合成了取代1,3-二烯或1,3,5-三烯。相关文章发表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.8b10007）。 （来源：J. Am. Chem. Soc.） 以往的报道表明，钯催化芳基卤化物与丁二烯的偶联反应收率较低，且会形成竞争性的1,4-二芳基-1,3-二烯副产物。这是因为产物1-芳基-1,3-二烯在随后的催化转化中比丁二烯反应性更高。另一个问题是反应迁移插入丁二烯后会形成稳定的(π-烯丙基)钯中间体，该中间体难以经β-H消除释放二烯（Scheme 2，中间）。作者认为利用亚甲基环烷烃代替丁二烯可以有效地避免上述动力学问题。亚甲基环烷烃迁移插入时，β-烷基消除使得张力环断裂，这可能为二烯形成提供一条替代途径（Scheme 2，顶部）。尽管Larock课题组曾在阴离子钯配合物的反应中观察到β-烷基消除，但其转化成了热力学最稳定的π-烯丙基配合物中间体。作者推测，亲电的钯配合物可以解决上述难题，因为它在氧化Heck反应过程中会形成动力学产物。然后，亲电的有机钯中间体可以通过两种可能的C-C键断裂途径与环丁烯反应形成1-取代1,3-二烯，而不会产生(π-烯丙基)钯中间体（Scheme 2，底部）。 （来源：J. Am. Chem. Soc.） 因此，作者研究了硼酸的Heck反应以验证上述猜想。经过对反应条件进行大量筛选，作者确定最佳条件为：氧气氛围下，Pd(OAc)2作催化剂，乙酸和水作添加剂，2-甲基四氢呋喃作溶剂，苯硼酸与环丁烯在45 ℃下反应72小时后，以几乎定量的收率（99%）得到反式-1-苯基-1,3-丁二烯1。对照实验表明，用丁二烯替换环丁烯或者不加钯催化剂，反应均不能发生；氧气压力、有机硼试剂种类、添加剂等条件的改变都会使收率降低（Table 1）。 （来源：J. Am. Chem. Soc.） 接下来，作者考察了多种（杂）芳基硼酸的适用范围（Table 2）。对位或间位连有吸电子取代基的芳基硼酸可以良好的收率（56%-91%）形成1-芳基-1,3-二烯（2、6、8、9和11-13）。连有给电子取代基的芳基硼酸能以略低的收率（60%-79%）获得偶联产物（3-5）。3-苯并噻吩基、3-(2-氟)吡啶基和3-(2,6-二氟)吡啶基硼酸的反应也以中等收率（57%-62%）生成1-杂芳基-1,3-二烯（14-16）。作者发现芳基硼酸与环丁烯偶联的标准条件也可以直接适用于烯基硼酸（Table 2）。反应过程中没有观察到竞争性的6π-电环化产物。环己基、叔丁基和氯丙基取代的烯基硼酸可以良好的收率（63%-72%）得到单一立体异构体(1E,3E)-1,3,5-三烯（17-19）。此外，多种取代反式苯乙烯基硼酸能够顺利地形成(1E,3E)-1-芳基-1,3,5-三烯（21-26），收率为44%-75%。然而，烷基硼酸（例如甲基、叔丁基、异丙基等）并不与该反应体系兼容。 （来源：J. Am. Chem. Soc.） 总结：Brad P. Carrow课题组发展了一种温和、通用的1-芳基-1,3-二烯和取代1,3,5-三烯的合成路线。该方法对1,3-二烯的经典合成方法进行了补充，并且底物有机硼试剂的商业来源广泛。 ·END· |
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