過渡金屬催化的C(sp2)-C(sp3)偶聯(lián)反應(yīng)可以用于構(gòu)建復(fù)雜有機(jī)分子，是一類重要的有機(jī)反應(yīng)。雖然Pd和Ni催化劑應(yīng)用非常廣，其他的“第一行過渡金屬”（如Fe、Co等）也得到了廣泛應(yīng)用。這些金屬廉價(jià)低毒，具有一定的優(yōu)勢。最近，低價(jià)Cr鹽由于含量豐富，毒性較低（低于Fe鹽）而得到了極大的關(guān)注，Knochel課題組利用低價(jià)Cr鹽實(shí)現(xiàn)了芳基及雜芳基鹵代物與烷基格氏試劑的偶聯(lián)反應(yīng)。Zeng課題組也利用低價(jià)Cr鹽實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向基協(xié)助的C-O及C-N活化反應(yīng)。
1977年，Hiyama課題組采用當(dāng)量的Cr試劑實(shí)現(xiàn)了醛的區(qū)域選擇性烯丙基化反應(yīng)。另外，1,3-二丁烯的立體選擇性的1,2-雙官能團(tuán)化也可用Cr/Co催化劑協(xié)同實(shí)現(xiàn)，Zhang和Glorius課題組也報(bào)道了光/Cr協(xié)同催化醛的不對稱烯丙基化反應(yīng)。盡管取得了這些不錯的進(jìn)展，Cr催化的區(qū)域選擇性及立體選擇性的C(sp2)-C(sp3)偶聯(lián)反應(yīng)仍舊沒有實(shí)現(xiàn)。過渡金屬催化的格氏試劑或有機(jī)鋅試劑與二級烷基鹵代物（烷基溴或烷基碘）可以用Fe、Co或Ni催化劑實(shí)現(xiàn)，然而過渡金屬催化的烷基格氏試劑或有機(jī)鋅試劑與烯基或雜芳基碘化物的區(qū)域選擇性偶聯(lián)卻主要依賴于Pd催化劑。
另一方面，易得的苯酚或烯醇衍生物是一種環(huán)境友好的親電試劑，可在3d過渡金屬催化下與有機(jī)金屬試劑進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。然而，利用原子經(jīng)濟(jì)性更高、穩(wěn)定性更好的烯基乙酸酯來進(jìn)行相似反應(yīng)卻報(bào)道較少。Gosmini課題組報(bào)道了乙烯基乙酸酯與芳基鹵代物的還原偶聯(lián)反應(yīng)，然而底物范圍較窄。隨后，Ackermann課題組報(bào)道了烯基乙酸酯參與的Co催化的C-H活化反應(yīng)。烯基乙酸酯參與的偶聯(lián)反應(yīng)直到最近才被Jacobivon Wangelin及Knochel課題組報(bào)道。另外，F(xiàn)rantz報(bào)道了Fe催化的烯醇氨基甲酸酯與格氏試劑的立體選擇性偶聯(lián)反應(yīng)。最近，德國慕尼黑大學(xué)的Paul Knochel課題組報(bào)道了Cr催化的芳基格氏試劑與烷基鹵代物的區(qū)域選擇性偶聯(lián)反應(yīng)，并將這一體系擴(kuò)展到烯基乙酸酯與烷基格氏試劑的偶聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)條件溫和，區(qū)域選擇性高。相關(guān)研究成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.9b08586）。作者首先采用芳基溴化鎂1a與1,4-二取代的環(huán)己基碘2a為模板底物進(jìn)行條件優(yōu)化（Table 1），通過對配體、溫度及反應(yīng)物的比例進(jìn)行優(yōu)化，確定了反應(yīng)的最優(yōu)反應(yīng)條件為：CrCl2為催化劑、THF為溶劑，0-23 ℃下反應(yīng)16小時(shí)，最終底物以91%的收率及97:3的dr值得到偶聯(lián)產(chǎn)物。值得一提的是，反應(yīng)中不加配體對于反應(yīng)具有促進(jìn)的作用。 確定最優(yōu)反應(yīng)條件后，作者對反應(yīng)的底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 2）。苯基、烷基取代的1,4-二取代的環(huán)己基碘化物均能與相應(yīng)的格氏試劑得到目標(biāo)產(chǎn)物。OTBs、氨基等官能團(tuán)也能兼容反應(yīng)條件。另外，甾體衍生物（包括氘代的甾體衍生物）也能參與到反應(yīng)中，以中等偏上的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。 隨后，作者將這一體系擴(kuò)展到格氏試劑與烯基乙酸酯的偶聯(lián)中，實(shí)現(xiàn)了烷基格氏試劑的烯基化反應(yīng)。其中，色滿酮衍生物及乙酰氧基環(huán)己苯甲酸酯類似物均能以良好的收率得到產(chǎn)物，重要的是，二級格氏試劑及叔丁基格氏試劑也能參與到反應(yīng)中（Scheme 3）。緊接著，作者應(yīng)用非環(huán)狀的烯基乙酸酯進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，鹵素、甲氧基等官能團(tuán)均能兼容反應(yīng)條件。另外，(Z)構(gòu)型及(E)構(gòu)型的烯烴均能得到目標(biāo)產(chǎn)物。最后，作者通過與Fe催化劑的對比實(shí)驗(yàn)，再一次突出了反應(yīng)中良好的區(qū)域選擇性（Scheme 4）。 最后，作者通過對比實(shí)驗(yàn)、自由基鐘實(shí)驗(yàn)及中間體捕獲實(shí)驗(yàn)，提出了芳基格氏試劑與烷基鹵代物的偶聯(lián)反應(yīng)反應(yīng)經(jīng)單電子自由基機(jī)理，而烯基乙酸酯與烷基格氏試劑的偶聯(lián)為非自由基過程。 小結(jié)：Paul Knochel課題組報(bào)道了Cr催化的化學(xué)選擇性及區(qū)域選擇性地偶聯(lián)反應(yīng)，無需配體參與、反應(yīng)高效、條件溫和、選擇性高。后期機(jī)理實(shí)驗(yàn)表明反應(yīng)中原位生成的低價(jià)Cr物種可能是催化反應(yīng)的活性物種。
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