Conspectus

Transition metal catalyzed cross-elektrofilkoppling av alkylelektrofiler har utvecklats till en privilegierad strategi som gör det möjligt att enkelt bygga värdefulla C(sp3)-C-bindningar. Många eleganta Ni-katalyserade kopplingsmetoder, till exempel arylering, allylering, acylering och vinylering av primära och sekundära alkylhalogenider har utvecklats. Detta tidigare arbete har gett viktiga mekanistiska insikter om selektiviteten och reaktiviteten hos kopplingspartnerna, som till stor del dikteras av både katalysatorer och reaktanter. Trots de framsteg som gjorts hittills återstår ett antal utmanande frågor, bland annat (1) att uppnå stereoselektiva synteser av C-C-bindningar som i första hand bygger på funktionaliserade eller aktiverade alkylprekursorer, (2) att diversifiera elektrofilerna och (3) att få insikt i de underliggande reaktionsmekanismerna.

I denna redogörelse sammanfattar vi ett antal Ni- och Fe-katalyserade reduktiva metoder för bildning av C-C-bindningar som utvecklats i vårt laboratorium och som har gjort det möjligt för oss att koppla ihop aktiverade, steriskt hindrade tertiära alkyl- och C(sp3)-O-bindningselektrofiler och att få tillgång till metylerade och trifluormetylerade produkter, estrar, C-glykosider och kvaternära kolcentra. Vi kommer att börja med en kort diskussion om Ni-katalyserad kemoselektiv konstruktion av oaktiverade alkyl-alkylbindningar, med fokus på effekterna av ligander och reduktanter, tillsammans med alkylhalogeniders avgångsgruppsstyrda reaktivitet och den roll de spelar för att främja den reduktiva kopplingen av aktiverade elektrofiler, inklusive metyl-, trifluormetyl- och glykosylelektrofiler, och kloroformater. Att matcha reaktiviteten hos dessa elektrofiler med lämpliga kopplingspartners anses vara en förutsättning för att lyckas, och detta är något som kan anpassas med hjälp av lämpliga Ni-katalysatorer. För det andra kommer vi att beskriva i detalj hur man genom att ställa in de steriska och elektroniska effekterna av nickelkatalysatorer med labila ligander av pyridintyp och tillsatser (främst MgCl2) effektivt kan skapa arylerade kvartära centra med alla kolväten genom koppling av arylhalogenider med steriskt belastade tertiära alkylhalogenider. Däremot kan man med hjälp av mer skrymmande bipyridin- och terpyridinligander inkorporera relativt små acyl- och allylgrupper i acylerade och allylerade kvaternära centra med alla kolväten. Slutligen kommer vi att visa hur kunskapen om halogenidelektrofiler gjorde det möjligt för oss att utveckla metoder som möjliggör koppling av tertiära alkyloxalater med allyl-, aryl- och vinylelektrofiler, där Barton C-O-bindningsradikalfragmentering medieras av Zn och MgCl2 och främjas av Ni-katalysatorer. Samma protokoll är tillämpligt på arylering av sekundära alkyloxalater som härrör från α-hydroxylkarbonylsubstrat, vilket innebär bildning av relativt stabila α-karbonylkarboncentrerade radikaler. Således sammanfattar denna redovisning inte bara syntetiska metoder som möjliggör bildning av värdefulla C-C-bindningar med hjälp av utmanande elektrofiler, utan ger också en inblick i förhållandet mellan substratens och katalysatorernas struktur och reaktivitet, liksom effekterna av tillsatser.