一氧化碳作为关键因素：引发羰基化反应（导致）（杂）芳基迁移转化

《Chemical Communications》：Carbon monoxide as the key: carbonylation triggered (hetero)aryl migration transformations

碳氧化物（CO）通过自由基介导的插入和迁移反应实现碳链延长，突破传统限制。综述系统讨论了CO插入与功能团迁移的协同机制，涵盖CF3、偶氮化合物、氧基、硫代物、磷基、氮基及钴氢化物等触发体系，重点解析了远程芳基/杂芳基迁移至羰基碳的机理。氢键配位可调控烯醇式醇基团迁移方向，为合成1,4-二酮类化合物提供新策略。挑战包括扩展迁移基团范围、简化底物设计和实现不对称催化。

　　碳一氧化物（CO）作为一种重要的合成工具，在有机化学中展现出独特的优势。近年来，CO在自由基介导的碳链延长和功能基迁移反应中的应用取得了显著进展，尤其是在通过自由基机制实现复杂分子的构建方面。这一领域不仅拓宽了传统碳链延伸方法的局限性，还为合成具有高度功能化的分子结构提供了新的路径。本文系统总结了CO在促进（杂）芳基迁移反应中的作用，特别是在构建1,4-二羰基化合物、内酯和其它功能化骨架方面的重要性。通过分析不同类型的自由基引发剂，如三氟甲基、偶氮衍生、氧中心、三氟甲基硫、烷氧基羰基、磷基、氮中心以及钴氢化物和氢键辅助的体系，本文揭示了CO插入与功能基迁移之间的协同效应，以及这些反应在温和条件下实现的潜力。同时，也指出了当前研究中存在的挑战，如迁移基团的范围扩展、底物设计的简化以及不对称催化等方向仍需进一步探索。

碳一氧化物因其成本低廉且易得的特性，成为有机合成中一种理想的C1合成子。其在工业和学术研究中的广泛应用，源于其独特的电子结构和对多种反应路径的适应性。CO不仅能够作为碳链延长的媒介，还能够在自由基反应中发挥关键作用，如促进特定功能基的迁移和捕获。这种能力使得CO在构建复杂分子结构方面具有极大的灵活性和效率。例如，通过自由基机制，CO可以插入到分子中，从而形成新的碳-氧键，并进一步推动功能基的迁移，最终生成具有高价值的1,4-二羰基化合物。此外，CO还能够通过协同作用促进杂环基团的迁移，为合成生物活性分子和药物分子提供了新的思路。

在自由基介导的碳链延长过程中，CO的引入不仅有助于碳骨架的扩展，还能够激活原本难以反应的烯丙醇类底物。这种激活作用主要依赖于自由基迁移反应的协同机制，其中CO的插入与功能基的迁移形成一个闭环反应体系，从而提高反应的效率和选择性。例如，研究发现，通过三氟甲基自由基引发的迁移反应，可以实现对异芳基的远程迁移，进而构建具有氟烷基和杂环结构的1,4-二羰基化合物。这一方法在温和条件下表现出良好的反应性和适用性，为合成复杂分子提供了新的工具。

此外，偶氮化合物作为一种重要的自由基前体，也被广泛用于CO介导的功能基迁移反应。在这些反应中，偶氮化合物通过光化学还原生成碳自由基，进而与烯烃发生加成反应，形成新的碳中心自由基中间体。随后，CO的插入进一步推动了功能基的迁移，最终生成目标产物。这种方法不仅提高了反应的效率，还拓宽了底物的适用范围，使得更多的烯烃类化合物可以被有效地转化为功能化的分子结构。同时，这种方法也避免了传统金属催化反应中所需的昂贵催化剂和特殊配体，从而降低了合成成本并提高了反应的可持续性。

氧中心自由基在促进CO介导的氧化碳基化反应中同样发挥了重要作用。这些自由基通过与烯烃的加成，构建新的C–O键，并进一步参与功能基的迁移过程。通过调节氧中心自由基和碳自由基的反应活性，研究人员成功地实现了对未活化烯烃的高效氧化碳基化。这种方法在温和条件下表现出良好的选择性，同时有效抑制了竞争性的氢原子转移反应，从而提高了反应的效率和产物的纯度。

三氟甲基硫自由基作为一种新型的自由基前体，也被用于CO介导的功能基迁移反应。研究表明，三氟甲基硫自由基能够与未活化烯烃发生加成，随后通过CO的插入，实现功能基的远程迁移。这种方法不仅拓展了CO在功能基迁移中的应用范围，还为构建含硫的1,4-二羰基化合物提供了新的思路。同时，该方法在反应条件的温和性和产物的多样性方面表现出色，为有机合成提供了更多可能性。

在自由基机制的调控中，烷氧基羰基自由基同样扮演了重要角色。这类自由基通过与烯烃的加成，生成新的碳中心自由基中间体，并进一步与CO发生反应，形成酰基物种。随后，这些酰基物种在特定的反应条件下发生迁移，最终生成目标产物。这种方法在实现不对称碳链延伸和功能基迁移方面具有显著优势，特别是在合成具有特定立体化学结构的化合物时，表现出良好的选择性和效率。

磷基自由基作为另一类重要的自由基前体，也在CO介导的功能基迁移反应中发挥了关键作用。通过光化学手段，研究人员成功地实现了磷基自由基与CO的协同作用，从而推动了烯烃的远程迁移。这种方法不仅提高了反应的效率，还有效抑制了副产物的生成，为构建C–P键提供了更加温和和可持续的途径。同时，该方法在合成复杂分子结构方面展现出广阔的应用前景。

氮中心自由基在CO介导的功能基迁移反应中同样具有重要价值。通过自由基机制，氮中心自由基能够实现对未活化烯烃的氨基化和碳链延伸。这一过程无需外源性氧化剂或氮核亲核试剂，从而简化了反应条件并提高了反应的可行性。此外，该方法在生成特定的β-氨基羰基结构方面表现出良好的选择性和效率，为合成含氮化合物提供了新的策略。

钴氢化物作为一类重要的金属催化剂，在CO介导的远程芳基迁移反应中也发挥了重要作用。通过将氢原子转移（HAT）催化与CO插入相结合，研究人员成功实现了未活化烯烃的远程芳基迁移。这一方法在温和条件下表现出良好的选择性，能够高效生成α-芳基酮类化合物。同时，该方法在反应的可控性和产物的多样性方面具有显著优势，为合成复杂分子结构提供了新的工具。

在自由基调控的合成策略中，胺调控制动机制也被用于实现对CO插入和功能基迁移的选择性控制。通过形成电子供体-受体（EDA）复合物，研究人员能够实现对碳自由基的精确调控，并进一步影响其与CO的反应路径。这种方法在生成γ-内酯和1,4-二羰基化合物方面表现出良好的效果，同时为构建具有特定立体化学结构的分子提供了新的思路。

氢键的辅助作用在促进未活化烯丙醇底物的功能基迁移中也具有重要意义。通过氢键的形成，研究人员能够增强碳自由基的活性，从而提高迁移反应的效率。这一策略在构建具有特定功能基的分子结构方面展现出良好的应用前景，尤其是在涉及杂环结构的合成中。

尽管CO在自由基介导的功能基迁移反应中取得了显著进展，但仍面临一些挑战。例如，当前的研究主要集中在异芳基迁移方面，而其他类型的迁移基团仍需进一步探索。此外，底物的设计和合成仍存在一定的复杂性，需要开发更加简便的合成方法。最后，实现不对称催化以构建具有高立体选择性的分子结构，仍然是该领域的重要研究方向。

综上所述，CO在自由基介导的功能基迁移反应中展现出巨大的潜力。通过不同类型的自由基引发剂，研究人员能够实现对未活化烯烃和复杂底物的高效转化，从而构建具有高度功能化的分子结构。这些进展不仅丰富了有机合成的工具箱，也为合成生物活性分子和药物分子提供了新的策略。未来，随着研究的深入，CO在这一领域的应用将更加广泛，进一步推动合成化学的发展。