基于镍双催化体系的光氧化还原驱动的C(sp3)–C(sp3)交叉偶联反应的开发、应用及其作用机制研究

《Journal of the American Chemical Society》：Development, Application, and Mechanistic Interrogation of a Dual Ni Catalysis Approach to Photoredox-Based C(sp3)–C(sp3) Cross-Coupling

甲基自由基光催化生成耦合镍催化体系实现sp3碳甲基化及多官能烷基-烷基键构建，通过双功能催化剂协同作用揭示XAT反应与内圈/外圈C-C键形成的机制关联。

　　

引入甲基等烷基取代基是合成和优化药理特性的药物化合物的关键策略。然而，利用甲基自由基进行C(sp³)甲基化的方法尚未得到充分发展，因为在这类反应中，如何实现短暂存在的脂肪族自由基与烷基亲电试剂之间的选择性是一个挑战。我们报道了一种全新的机制框架的开发、应用及研究，该框架能够利用两种不同的镍催化剂实现C(sp³)–Me键的形成。这两种催化剂能够将结构与电子性质各异的烷基卤化物（氯化物和溴化物）与通过苯甲醛二甲基缩醛光催化产生的甲基自由基进行交叉偶联。此外，通过改变缩醛偶联剂上的烷基取代基，我们实现了超越单纯甲基化的交叉偶联反应，从而生成了一系列1°–1°和1°–2°烷基–烷基键。实验和计算机制研究表明，原位生成的(bpy)Ni^I(X)催化剂能够促进XAT反应和内部球层的C–C键形成，而(Tp*)Ni^II(acac)共催化剂则能够捕获甲基自由基并同时参与外部球层的S_H2偶联反应，这两者之间存在协同作用。