Conspectus

Transition metal catalyzed cross-elektrofil kobling af alkylelektrofile har udviklet sig til en privilegeret strategi, der muliggør en let konstruktion af værdifulde C(sp3)-C-bindinger. Der er udviklet adskillige elegante Ni-katalyserede koblingsmetoder, f.eks. arylering, allylering, acylering og vinylering af primære og sekundære alkylhalogenider. Dette tidligere arbejde har givet vigtig mekanistisk indsigt i selektiviteten og reaktiviteten af koblingspartnerne, som i høj grad dikteres af både katalysatorerne og reaktanterne. På trods af de fremskridt, der er gjort til dato, er der stadig en række udfordrende spørgsmål, herunder (1) opnåelse af stereoselektive synteser af C-C-bindinger, der primært er afhængige af funktionaliserede eller aktiverede alkylprækursorer, (2) diversificering af elektrofilerne, og (3) opnåelse af indsigt i de underliggende reaktionsmekanismer.

I denne redegørelse opsummerer vi en række Ni- og Fe-katalyserede reduktive C-C-båndsdannelsesmetoder udviklet i vores laboratorium, som har gjort det muligt for os at koble aktiverede, sterisk hæmmede tertiære alkyl- og C(sp3)-O-båndselektrofile og at få adgang til methylerede og trifluormetylerede produkter, estere, C-glycosider og kvaternære kulstofcentre. Vi vil begynde med en kort diskussion af Ni-katalyseret kemoselektiv konstruktion af uaktiverede alkyl-alkylbindinger, med fokus på virkningerne af ligander og reduktanter, sammen med alkylhalogeniders afgangsgrupperet reaktivitet, og den rolle de spiller i fremme af den reduktive kobling af aktiverede elektrofiler, herunder methyl-, trifluormethyl- og glycosylelektrofiler og chloroformater. Det anses for afgørende for succes at matche disse elektrofilers reaktivitet med passende koblingspartnere; dette er noget, der kan indstilles ved hjælp af passende Ni-katalysatorer. For det andet vil vi beskrive i detaljer, hvordan man ved at afstemme de steriske og elektroniske virkninger af nikkelkatalysatorer med labile ligander af pyridin-typen og additiver (primært MgCl2) effektivt kan skabe arylerede quaternære centre med alle kulstofferne gennem kobling af arylhalogenider med sterisk belastede tertiære alkylhalogenider. I modsætning hertil gør brugen af mere voluminøse bipyridin- og terpyridin-ligander det muligt at inkorporere relativt små acyl- og allylgrupper i acylerede og allylerede quaternære centre med alle kulstofgrupper. Endelig vil vi vise, hvordan den viden, der er opnået med halogenidelektrofiler, har gjort det muligt for os at udvikle metoder, der muliggør kobling af tertiære alkyloxalater med allyl-, aryl- og vinylelektrofiler, hvor Barton C-O-båndsradikalfragmentering medieres af Zn og MgCl2 og fremmes af Ni-katalysatorer. Den samme protokol kan anvendes til arylering af sekundære alkyloxalater afledt af α-hydroxylcarbonylsubstrater, hvilket indebærer dannelse af relativt stabile α-carbonyl kulstofcentrerede radikaler. Således opsummerer denne konto ikke blot syntetiske metoder, der muliggør dannelse af værdifulde C-C-bindinger ved hjælp af udfordrende elektrofiler, men giver også indsigt i forholdet mellem struktur og reaktivitet af substrater og katalysatorer samt virkningerne af additiver.