Suzuki-Miyaura交叉偶联反应自诞生以来，一直是化学家们迅速多样化化学原料的首选方法，特别是利用易获得的有机硼核苷。然而，尽管芳基卤化物是最常用的亲电体，许多研究已经尝试将C−O键作为假卤化物，例如存在于酚及其衍生物中的那些。此外，另一个重要目标是开发能够更好地利用脂肪族偶联伙伴的方法，以实现灵活的sp3杂化碳链的构建。脂肪族醇的交叉偶联结合了这两个研究方向，但这项技术仍处于起步阶段。当前的策略主要限于使用带有相邻π体系的底物，例如苄基或烯丙基醇。简单脂肪族醇的偶联通常需要化学计量试剂来首先将醇转化为活化的中间体，然后再进行功能化。最近，Lewis酸/过渡金属双催化已经成为一种替代策略，避免了不希望的活化试剂的使用。作者团队最近开发了一种通过镍和铋双催化的Suzuki-Miyaura芳基化反应，成功实现了脂肪族醇的偶联。然而，这种反应仅限于三级醇的功能化，底物活化的机制尚不明确。所有Suzuki-Miyaura交叉偶联反应的关键步骤是氧化加成。常见的途径包括通过三中心过渡态进行的协同加成、SN2型路径和自由基机制。相较而言，通过SN1型机理进行的C−X键（X=I, Br, Cl, F, OR）的氧化加成很少被作为一种可能性。为了扩展脱氧芳基化反应中可参与的醇的范围以及探讨SN1样氧化加成的可行性，作者团队决定利用β-硅效应，这一现象描述了当碳正离子位于硅原子β位时，其稳定性增强。（图1A）
图片来源：JACS
本研究开发了一种利用β-硅效应的Suzuki-Miyaura交叉偶联方法，实现未保护的一、二、三级醇的芳基化反应。（图1B）作者采用了一种双金属催化体系，利用二甲基二氯硅烷（Me2SiCl2）作为唯一的化学计量活化剂，与底物预混生成反应性硅醚中间体。通过对镍(0)、镍(I)和镍(II)-NHC配合物的表征，发现这些配合物作为双齿配体具有相对较大的咬合角，这对于促进脂肪族醇的脱氧芳基化可能至关重要。具体的实验步骤包括：首先，在Bi(OTf)3、Me2SiCl2和K3PO4存在下，在室温下搅拌醇底物15分钟，然后加入镍催化剂和苯硼酸酯（PhBpin），在70°C下反应。而新型双咪唑鎓NHC配体L1的发现对于反应性至关重要，能够以86%的产率生成芳基化产物。（图2）
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本研究开发了一种新的Suzuki-Miyaura交叉偶联方法，能够有效地实现一、二、三级醇的芳基化反应。这种方法利用了β-硅效应，通过形成稳定的碳正离子中间体，从而可能代表了一种SN1型机制的氧化加成反应。这是Suzuki-Miyaura反应中少见的以碳正离子作为中间体的实例，提供了一种与传统自由基路径互补的替代方案。此外，通过使用二甲基二氯硅烷作为活化剂，本研究展示了不需要预先活化醇底物的有效反应途径，简化了反应步骤，提高了反应效率。新型双咪唑鎓NHC配体L1的引入，对反应性能起到了关键作用，进一步丰富了NHC配体在过渡金属催化中的应用前景。这一研究不仅在基础化学理论上有重要意义，还可能在有机合成、药物化学和材料科学中具有广泛的应用潜力。通过进一步的研究，探索这种方法在其他类型底物和反应中的适用性，将为化学合成提供更多的工具和方法，推动科学进步和技术创新。
标题：An SN1-Approach to Cross-Coupling: Deoxygenative Arylation Facilitated by the β-Silicon Effect
作者：Adam Cook, Aishabibi Kassymbek, Aref Vaezghaemi, Carlos Barbery, and Stephen G. Newman*
链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c03197
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