利用Catellani反应策略实现芳基碘化物的胺甲酰化/烯基化反应
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发展简洁、高效和温和的有机合成方法实现复杂分子的合成是现代有机合成化学的研究重点之一。过渡金属催化的C-H活化/官能团化是构建复杂分子骨架的有效策略。钯/降冰片烯协同催化反应（Catellani反应）是一类比较高效的构建复杂分子骨架的方法之一，其利用不同的亲核试剂和亲电试剂，在芳基碘化物原位和邻位实现双官能团化反应。特别是邻位羰基化反应，由于其可以在苯环上引入含有羰基的官能团而受到重视。近些年来，董广彬、梁永民、顾振华、焦宁以及天津师范大学陈晨和朱柏林课题组分别使用Catellani反应策略，利用不同的亲电试剂实现了芳基碘化物的邻位羰基化反应（反应式1）。
最近，天津师范大学化学学院陈晨和朱柏林课题组开发了利用钯/降冰片烯催化体系，在室温的反应条件下实现芳基碘化物的胺甲酰化/烯基化反应，从而构建了一系列多官能团化的4-亚甲基-3,4-二氢-1(2H)-异喹啉-1-酮类似物。此研究首次在室温下利用钯/降冰片烯反应体系实现芳基碘化物的邻位羰基化（Org. Chem. Front., 2020, DOI: 10.1039/D0QO00905A）（反应式2）。
首先，作者以胺基甲酰氯1a与1-碘代萘作为底物进行条件的筛选和优化，使用10 mol%的Pd(OAc)2作为催化剂，20 mol%的P(2-furyl)3作为配体，1.0 equiv的降冰片烯，4.0 equiv的Cs2CO3作为碱，体系在室温下反应12 h，最终以92%的产率得到4-亚甲基-3,4-二氢-1(2H)-异喹啉-1-酮类似物3aa（表1）。
随后作者对底物适应范围进行了探究，具有不同N-取代基的胺甲酰氯1可以与该反应兼容。值得注意的是，苯环上的卤素取代基具有良好的耐受性，为进一步转化提供了条件。此外，胺基甲酰氯1g，以及具有杂环取代基的1h、1i也具有良好的反应性，分别可以在最优条件下得到相应的产物（表2）。
有趣的是，当将带有内部烯烃的底物1r置于标准条件下时，发现该反应进行了选择性的β-H消除过程，以良好产率得到了产物3ra（反应式3）。
之后作者简要评估了芳基碘化物的底物范围。碘苯衍生物（2b-2i）的反应确实起作用，但是效力低于2a。值得注意的是，当使用2g，2h和2i作为底物时，均观察到异构化产物3'（表3）。
基于这些发现和先前的报道，作者在反应式4中描述了所提出的反应机理。首先，Pd(0)与芳基碘化物2发生氧化加成以产生芳基-Pd(II)中间体A，接着进行NBE插入和C-H活化，得到Pd(II)中间体C。随后，胺基甲酰氯1与C氧化加成得到Pd(IV)中间体D，通过原消除生成Pd(II)中间体E。然后，E进行β-C消除，形成中间体F，并再生NBE。最后，中间体F经历分子内的Heck反应得到最终产物3。化合物3'的形成可能是由于产物3的异构化（反应式4）。
为了进一步证明此反应的应用价值，作者进行了放大合成以及合成转化。首先，作者成功进行了3.0 mmol规模的实验，以85%的分离产率提供了所需的产物3aa。此外，在铑催化下将3aa还原可以中等收率得到还原产物4。最后，当在100 ℃下用Cs2CO3在DMF中处理3aa时，以58%的产率形成了相应的异构化产物3aa'（反应式5）。
总结：天津师范大学化学学院陈晨和朱柏林教授团队实现了钯/降冰片烯催化下芳基碘化物的胺基甲酰化/烯基化反应，该方法在室温条件下，高效率的合成了多种4-亚甲基-3,4-二氢-1(2H)-异喹啉-1-酮类似物，底物适用范围广泛，优于之前报道过的其它邻位羰基化方法。最后，对4-亚甲基-3,4-二氢-1(2H)-异喹啉-1-酮类似物进行多种转化。该研究工作得到了国家自然科学基金（21901184；21572160；21702091）等基金的大力支持。
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