钯催化的交叉偶联反应虽已成熟,但对于环状烯丙基硼酸酯这类底物的区域选择性调控仍是一个重大挑战。传统方法多致力于从无环底物选择性获得直链(α-选择性)或支链(γ-选择性)产物,但对于如何通过配体控制,从同一环状底物高选择性地获得不同区域异构体,仍缺乏系统性的研究。在此,日内瓦大学(Université de Genève)Clément Mazet课题组报道了两种互补的区域发散性钯催化芳基化反应,该反应以六元环状烯丙基硼酸酯的锂盐为起始原料。这两种体系可用于制备含多取代烯烃和硼酸酯的产物,且均能与多种芳基溴化物或杂芳基溴化物兼容。当采用(P,N)配体时,更倾向于实现高度C1选择性的芳基化反应。而使用Buchwald型单膦配体时,则更倾向于实现高度C3选择性的芳基化反应。密度泛函理论计算证实,参与反应的是溶剂化二聚体底物,而非单体烯丙基硼酸酯。对于C3-芳基化途径,区域选择性主要取决于底物与金属中心结合过程中的立体位阻因素。Curtin-Hammett平衡对于确定第二催化体系的C1选择性至关重要。在两个η2-烯-钯(II)中间体之间发生的关键异构化反应,发生在开环过渡态和不可逆的还原消除反应之前。本文研究亮点:
1. 精准的区域发散性控制:本文通过简单切换商业化的配体,即可从同一底物高选择性地(>20:1 rr) 合成C1或C3芳基化产物,实现反应的精准调控。
2. 广泛的底物范围与良好收率:C1-选择性体系对多种电性和位阻的芳基溴、杂芳基溴以及复杂分子(如类固醇衍生物)均适用,代表性产物收率良好,例如14b (60%), 14h (80%), 14l (78%)。C3-选择性体系同样表现出优秀的官能团耐受性,收率范围在15j (62%) 至15k (68%) 之间。
3. 合成实用性强大:成功进行了克级规模合成(如14b, 1.16克底物,66%收率),证明了该方法的可放大性。产物中的硼酸酯可进行后续衍生,例如通过Suzuki-Miyaura偶联进一步构建多芳基化复杂分子 (18, 总收率38%)。
本研究通过巧妙的配体工程,实现了环状烯丙基硼酸酯的高度区域发散性芳基化,并结合深入的机理阐释,为快速构建结构多样的复杂烯烃硼酸酯砌块提供了强大、可靠且可预测的新方法。

图1. 研究背景和本文工作(图片来源:Chem. Sci.)
图2. 反应优化(图片来源:Chem. Sci.)
图3. 底物范围(图片来源:Chem. Sci.)
图4. 底物范围(图片来源:Chem. Sci.)
图5. 合成反应及化合物结构(图片来源:Chem. Sci.)
图6. 合成反应(图片来源:Chem. Sci.)
图7. 官能化反应(图片来源:Chem. Sci.)
图8. 分离反应(图片来源:Chem. Sci.)
图9. 计算自由能反应曲线(图片来源:Chem. Sci.)
图10. 计算自由能反应曲线(图片来源:Chem. Sci.)