【有机】钯催化非活性内烯烃的远端氢氧化反应
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一级醇不仅是有机合成化学与材料化学领域的重要中间体，也是化学工业常用的有机溶剂。烯烃是一类廉价易得的基础化工产品，是制备一级醇的理想原料。而酸催化烯烃的直接水合反应通常生成支链的二级醇，遵从马氏规则。为此，Grubbs和Stahl课题组分别报导了烯烃的反马氏Wacker氧化和烯丙位氧化反应，得到的产物再进一步还原得到一级醇。Norton与Beller课题组通过环氧化合物的自由基开环反应，高选择性地得到一级醇。对于内烯烃底物，Beller和Nozaki课题组报导了串联的迁移氢甲酰化、氢化反应，可将内烯烃底物转化为多一个碳原子的一级醇。
尽管该领域已有以上进展，但发展内烯烃的远端氢氧化，尤其是适合廉价混合烯烃的反应体系，仍然具有十分重要的意义。近日
中国科学院上海有机化学研究所
的
刘国生
课题组
通过合理的配体设计，调控烷基二价钯的链迁移能力，实现了内烯烃的远端氢氧化反应。该催化体系同样适用与端烯烃的反马氏氢氧化反应，高选择性地得到一级醇。
首先，作者尝试末端烯烃
1a
与PhI(OAc
)
2
、(EtO
)
3
SiH在
Pd(O
2
CCF
3
)
2
催化下反应，当没有配体时，反应主要得到马氏氢氧化产物
3a
；当以1,10-菲罗啉或联吡啶为配体时，反应以反马氏氢氧化产物
2a
为主，但区域选择性控制较差。因此作者进一步转移到以Selectfluor为氧化剂、NaO
2
CCF
3
为亲核试剂的反应体系。作者发现当以6-位甲基取代的吡啶噁唑啉(
L1
)为配体时，反应以30%收率，优秀（>20:1）的区域选择性得到反马氏氢氧化产物。通过优化配体、硅烷以及反应溶剂，进一步将反应收率提高到86%。值得注意的是，氧化剂和硅烷的选择对反应效率有很大的影响，若氧化剂和硅烷不能兼容，将导致过度还原、烯烃异构以及生成二级醇等副反应。另外NaO
2
CCF
3
是唯一反应性较好的氧亲核试剂，主要原因是三氟乙酸根离子易于从Pd(IV)上解离，再发生
S
N
2
型还原消除反应。作者在此基础上进一步优化配体、反应温度，成功地构建内烯烃远端氢氧化的反应条件。而适用与烯丙醇或高烯丙醇的远端不对称芳基化的配体
L9
，以及镍催化内烯烃的远端官能团化的配体
L10、L11
均不适合该远端氢氧化反应体系。
作者在最优的反应条件下，进一步探索反应的底物适用范围。如下表所示，该反应体系对于端烯烃和内烯烃都具有较好的普适性，常见的官能团，例如卤素、醚、酯、酮、氰基、硝基、保护的胺基、亚胺以及芳杂环都能很好的兼容。值得一提的是顺-9-二十三烯，烯烃一端连有8个碳原子另一端连有13个碳原子的烷基链，其在标准条件下反应依然能以63%的收率，优秀的直链选择性得到一级醇，展示了该催化体系较强的链迁移能力。
随后作者进一步探索远端氢氧化反应的位置选择性，高烯丙位乙酸酯取代的烯烃
10a
，其在标准条件下的链迁移反应完全发生在无取代的烷基链上，即烷基Pd(II)优先发生
H
b
的消除，高选择性地生成一级醇
11a
。高烯丙位亚胺和氯取代的烯烃
10b
和
10c
也显示出相同的位置选择性。而对于含有分别连有甲基和丙基的二级碳链的烯烃
12a
，其远端氢氧化反应选择性地发生在更长碳链的丙基上。类似的烯烃
12b
也显示出相同的选择性。
烷基脱氢反应通常产生双键在不同位置的烯烃混合物，其在标准条件下反应，能以67%的收率得到单一产物1-辛醇。2022年，作者报道了钯催化烯烃的不对称马氏氢氧化反应，高对映选择性地将烯烃转化为二级醇，而该催化体系则选择性地生成一级醇，与前期报道相结合，实现烯烃到醇的多样性转化。除此之外，大环内酯片段常存在天然产物与药物分子中，但其合成通常需要多步反应。一级醇
16
是合成大环内酯化合物
17
的重要前体。商业可得的油酸乙酯在标准条件下一步反应即可得到一级醇
16
。而在已知文献中，其需要9-癸烯酸通过5步转化才能得到。
上海有机化学研究所刘国生研究员课题组发展了Selectfluor与HSi
Pr
i
3
的氧化还原兼容体系，实现了内烯烃的远端氢氧化反应，高选择性地将内烯烃转化为一级醇。其中6-位修饰的吡啶噁唑啉配体是调控反应化学选择性和位置选择性的关键因素。同时选择NaO
2
CCF
3
作为氧亲核试剂，保障了远端氢氧化反应的顺利进行。
Palladium-Catalyzed Remote Hydro-Oxygenation of Internal Alkenes: An Efficient Access to Primary Alcohols
Xiang Li, Xintuo Yang, Pinhong Chen, and Guosheng Liu*
J. Am. Chem. Soc
.,
2022
, DOI: 10.1021/jacs.2c11428
https://www.x-mol.com/university/faculty/15593
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