Conspectus

Transition metal catalyzed cross-…alkyylielektrofiilien elektrofiilikytkentä on kehittynyt etuoikeutetuksi strategiaksi, joka mahdollistaa arvokkaiden C(sp3)-C-sidosten helpon rakentamisen. On kehitetty lukuisia tyylikkäitä Ni-katalysoituja kytkentämenetelmiä, esimerkiksi primaaristen ja sekundaaristen alkyylihalogenidien arylaatio, allylaatio, asylaatio ja vinylaatio. Tämä aiempi työ on tarjonnut tärkeitä mekanistisia näkemyksiä kytkentäkumppaneiden selektiivisyydestä ja reaktiivisuudesta, jotka määräytyvät suurelta osin sekä katalyyttien että reaktanttien mukaan. Tähän mennessä saavutetuista edistysaskelista huolimatta on edelleen useita haastavia kysymyksiä, kuten (1) sellaisten C-C-sidosten stereoselektiivisten synteesien aikaansaaminen, jotka perustuvat ensisijaisesti funktionalisoituihin tai aktivoituihin alkyyliprekursoreihin, (2) elektrofiilien monipuolistaminen ja (3) ymmärryksen saaminen taustalla olevista reaktiomekanismeista.

Tässä tilissä teemme yhteenvedon useista laboratoriossamme kehitetyistä Ni- ja Fe-katalysoiduista reduktiivisista C-C-sidosten muodostusmenetelmistä, joiden avulla olemme voineet kytkeä aktivoituja, steriilisesti estyneitä tertiäärisiä alkyyli- ja C(sp3)-O-sidosten elektrofiilejä ja päästä käsiksi metyloituihin ja trifluorimetyloituihin tuotteisiin, estereitä, C-glykosideja ja kvaternaarisia hiilikeskuksia. Aloitamme lyhyellä keskustelulla Ni-katalysoidusta aktivoimattomien alkyyli-alkyylisidosten kemoselektiivisestä rakentamisesta keskittyen ligandien ja pelkistimien vaikutuksiin sekä alkyylihalogenidien poistumisryhmäsuuntautuneeseen reaktiivisuuteen ja rooliin, joka niillä on aktivoitujen elektrofiilien, mukaan luettuina metyyli-, trifluorimetyyli- ja glykosyylielektrofiilit sekä kloroformiaatit, reduktiivisen kytkennän edistämisessä. Näiden elektrofiilien reaktiivisuuden ja sopivien kytkentäkumppaneiden yhteensovittamista pidetään olennaisen tärkeänä onnistumisen kannalta, ja tätä voidaan säätää sopivien Ni-katalyyttien avulla. Toiseksi kerromme yksityiskohtaisesti, miten nikkelikatalyyttien steeristen ja elektronisten vaikutusten virittäminen labiilien pyridiinityyppisten ligandien ja lisäaineiden (pääasiassa MgCl2) avulla mahdollistaa aryloidattujen täyshiilisten kvaternaarikeskusten tehokkaan luomisen kytkemällä aryylihalogenideja steriilisesti rasitettujen tertiääristen alkyylihalogenidien kanssa. Sitä vastoin järeämpien bipyridiini- ja terpyridiiniligandien käyttö mahdollistaa suhteellisen pienikokoisten asyyli- ja allyyliryhmien sisällyttämisen asyloiduiksi ja allyloiduiksi täyshiilikvaternäärikeskuksiksi. Lopuksi osoitamme, miten halogenidielektrofiileistä saadun tiedon avulla olemme voineet kehittää menetelmiä, jotka mahdollistavat tertiääristen alkyylioksalaattien kytkemisen allyyli-, aryyli- ja vinyylielektrofiilien kanssa, jolloin Bartonin C-O-sidoksen radikaalifragmentoituminen tapahtuu Zn:n ja MgCl2:n välityksellä ja Ni-katalyyttien avulla. Samaa protokollaa voidaan soveltaa α-hydroksyylikarbonyylisubstraateista peräisin olevien sekundaaristen alkyylioksalaattien arylointiin, johon liittyy suhteellisen stabiilien α-karbonyylihiilikeskittyneiden radikaalien muodostuminen. Näin ollen tämä tili ei ainoastaan tee yhteenvetoa synteettisistä menetelmistä, jotka mahdollistavat arvokkaiden C-C-sidosten muodostamisen käyttäen haastavia elektrofiilejä, vaan antaa myös tietoa substraattien ja katalyyttien rakenteen ja reaktiivisuuden välisestä suhteesta sekä lisäaineiden vaikutuksista.