【有机】Angew：Rh(I)催化的P(III)导向的C-H键烷基化反应

在过渡金属催化中，新反应性的发现和化学或区域选择性的调节常常依赖于配体的设计。发展高效的膦配体仍然是一个研究热点，如最近的文献所述，双芳基膦配体在交叉偶联反应中具有优异的催化性能、Lipshutz膦配体可用于水相反应，Beller杂化吡啶膦配体可促进羰基化反应，以及Pincer配体可用于温和的氢化反应。除了空间位阻和电性的调节外，由于半稳定性质或金属配位体协同作用，外部官能团的存在也是其高催化性能的原因。然而，由于其合成方法依赖极性试剂且步骤繁多，含侧链官能团的膦配体的制备仍然具有挑战性。近日，法国雷恩第一大学Jean-François Soulé课题组报道了Rh(I)催化双芳基膦与烯烃的邻位C–H键烷基化反应，这为多官能化的膦配体库提供了一个简单直接的合成途径。此外，官能化的膦配体在Iwasawa的芳基溴化物与二氧化碳的羧基化反应中具有高效的催化活性。相关研究成功发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上（DOI：10.1002/anie.201906913）。

作者首先选择环己基JohnPhos（1a）和丙烯酸甲酯（2a）作为模型底物以探究膦配体的C-H键烷基化反应（Table 1）。在不同的Rh(I)催化剂中，使用[Rh(OAc)(COD)]₂时转化率最佳，且仅得到单烷基化膦配体产物3a（3a/4a比率>95:5）（entries 1-5）。在碱性条件下（AcOK），1a完全转化，但3a/4a比率较低，为85:15；而向体系中添加1当量的AcOH时，反应能以96%的收率得到3a（entries 6和7）。

在最佳条件下，作者继续考察了反应的适用范围（Scheme 1）。甲基、乙基或更长烷基链的丙烯酸酯可以有效地用作烷基源，并以极好的收率得到含侧链酯基的JohnPhos同系物3b-3f。丙烯酰胺、丙烯腈以及苯乙烯衍生物都能顺利反应得到相应的产物3g-3o，收率41%-85%。膦原子的其他取代基，如异丙基、叔丁基或苯基也是可以兼容的，并以75%-87%的收率得到膦-酯配体3p-3s。邻位或对位上有甲基等取代的（杂）二芳基膦能与多种烷基源反应，以良好的收率得到3t-3ad。

接着，作者探索了经JohnPhos的双烷基化一步合成含有两个官能团的XPhos同系物反应（Scheme 2，顶部）。二烷基化对膦取代基的空间位阻更敏感，因此叔丁基JohnPhos不能进行第二次烷基化，而与异丙基、苯基JohnPhos和cataCXium®P的反应在能以77%-84%的收率得到双官能化XPhos类似物4b-4e。

然后，作者通过在24小时后引入第二烯烃进行与两种不同烯烃的一锅反应（Scheme 2，底部）。环己基或苯基JohnPhos与两种不同的丙烯酸酯偶联得到不对称的二酯-膦配体4f-4j，收率良好。

此外，作者将多官能化的膦配体应用于Iwasawa课题组发展的Pd催化芳基溴化物与CO₂的羧基化反应中（Figure 2）。利用活性最高的双官能化的膦配体4f和低负载量的Pd催化剂组合，芳基溴化物与CO₂在水介质中能以较高收率得到羧酸5a-5e。

总而言之，作者利用P(III)原子导向的Rh(I)催化烯烃的C-H键烷基化快速制备一系列官能化的双芳基膦。该反应可以控制单或双官能化的选择性，也可以进行“一锅法”双烷基化，从而形成更多官能化的膦配体。该反应具有以下特点：i）一步反应即可实现市售的膦配体的多样化（40个实例），ii）反应官能团耐受性高，iii）经二级配位层相互作用可调节膦配体的催化活性，iv） 改变配体的物理性质（即溶解度、亲水性）。