苯并环丁烯(BCBs)是有机合成、药物化学和材料科学中非常有价值的化合物。然而,从容易获得的起始材料出发合成功能化BCBs的方法仍然有限。目前钯催化的BCBs的合成大都是通过形成一个C-C键的单分子反应。另一方面,Pd(0)催化的Catellani反应允许同时形成两个C-C键来构建BCBs。自最初发现以来,该反应已被多个小组研究。由于烯烃底物范围仅限于降冰片烯及其衍生物,使该环化反应的发展受到限制。2022年,瑞士洛桑联邦理工学院祝介平教授开发了一种通过Pd(II)催化的芳基硼酸和烯烃之间的[2+2]环化有效合成苯并环丁烯的方法。瞬时烷基Pd(IV)中间体进行分子内C(sp3)-H活化,是该多米诺过程成功的关键。该反应具有优异的官能团耐受性。
反应机理如下:Pd(II)与芳基硼酸发生转金属化得到芳基钯物种A,A与烯烃的双键配位后迁移插入得到C(sp3)-Pd(II)中间体B。C(sp3)-Pd(II)中间体B被氧化成C(sp3)-Pd(IV)中间体C,随后发生C-H键活化生成中间体D。然后选择性C-C键还原消除产生目标产物BCBs并同时再生Pd(II)催化剂。
Reference: Fujii, T.; Gallarati, S.; Corminboeuf, C.; Wang, Q.; Zhu, J.* Modular Synthesis of Benzocyclobutenes via Pd(II)-Catalyzed Oxidative [2+2] Annulation of Arylboronic Acids with Alkenes. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 8920-8926. (推荐人:丁艺璇, 检查人: 牛童)