Nichel(0)

Nature Communications volume 13, numero articolo: 3392 (2022) Citare questo articolo

4364 accessi

14 citazioni

9 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Le reazioni catalizzate da metalli di transizione dei silaciclobutani con una varietà di unità π hanno attirato molta attenzione e sono diventate uno degli approcci più semplici ed efficienti per accedere rapidamente a composti organosilicici strutturalmente diversi. Tuttavia, la reazione dei silaciclobutani con gli alchini soffre ancora di alcune limitazioni: (1) gli alchini interni rimangono substrati impegnativi; (2) costosi catalizzatori a base di Pd o Rh sono stati impiegati in tutti i sistemi esistenti; (3) il controllo della chemiodivergenza non è stato ancora realizzato. Qui realizziamo reazioni chemodivergenti catalizzate da Ni di silaciclobutani con alchini. Rispetto ai precedenti sistemi catalitici al Pd o Rh, il nostro sistema catalitico al Ni presenta: 1) ambito di substrato complementare; 2) chemodivergenza controllata dal ligando; 3) basso costo. Il ligando determina precisamente la selettività del percorso, portando alla formazione divergente di (benzo)silacicloeseni e allilvinilsilani. Inoltre, dimostriamo che l'impiego di un ligando chirale della fosfina è in grado di formare allilvinilsilani silicio-stereogeni con rese elevate ed enantioselettività. Inoltre, viene eseguito il calcolo DFT per chiarire l'origine delle selettività commutabili, che è principalmente attribuita a diversi effetti sterici del ligando.

La scoperta di metodologie generali ed efficienti per avvicinarsi ai composti organici contenenti silicio1, inclusi i siliconi chirali2,3,4,5,6,7,8,9,10, ha suscitato grande interesse. Perché queste molecole sono di fondamentale importanza con una moltitudine di applicazioni che vanno dalla sintesi organica, alla scienza dei materiali, alla chimica farmaceutica11,12,13,14,15,16. La sostituzione con Sila porta spesso al miglioramento della potenza e delle proprietà ADMET dei candidati simili ai farmaci17,18.

I silaciclobutani (SCB), sintetizzati per la prima volta da Kipping19,20,21, hanno dimostrato di possedere una reattività unica e sono serviti come fulcro sintetico per accedere rapidamente a una varietà di composti organosilicici, incluso il silicio chirale derivante dalla loro elevata tensione dell'anello e dall'aumentata acidità di Lewis22,23 ,24,25,26. Ad esempio, i metalli di transizione a bassa valenza possono facilmente inserirsi negli SCB per formare silametallacicli a 5 membri, che sono in grado di subire l'inserimento migratorio di una varietà di unità π nei legami M−Si, coltivati ​​in varie affascinanti reazioni catalizzate dai metalli di transizione . In questo contesto, nel 1975, Sakurai e Imai realizzarono la prima cicloaddizione degli SCB con alchinil carbossilati o fenilacetilene utilizzando il sistema catalitico Pd, ma ottenendo la miscela di silacicloeseni e allilvinilsilani27,28, che ostacola gravemente le loro applicazioni pratiche. Nel 2012, Shintani et al. ha fatto un importante passo avanti nella cicloaddizione degli SCB con alchinil carbossilati (Fig. 1a, a destra)29. Hanno rivelato che un catalizzatore di palladio coordinato con un ligando fosforamiditico chirale stericamente impegnativo potrebbe facilitare la fase di eliminazione riduttiva verso la formazione altamente chemoselettiva ed enantioselettiva dei silacicloeseni stereogenici enantioarricchiti. Sfortunatamente, gli alchini meno carenti di elettroni come i fenilacetileni e i difenilacetileni sono chiaramente incompatibili. Fino a poco tempo fa, Song e Xu hanno ottenuto indipendentemente la prima cicloaddizione altamente efficiente e chemoselettiva degli SCB con alchini per produrre i silacicloeseni mediante l'impiego della condizione catalizzata da Rh (Fig. 1a, a sinistra)25,30. Inoltre, Song et al. ha inoltre dimostrato che l'uso del ligando fosforamide chirale durante la reazione è in grado di indurre un'enantioselettività da moderata a buona nel centro stereogenico del silicio. Nonostante i progressi significativi, la reazione soffre ancora di alcune limitazioni fino ad oggi: (1) non è stato dimostrato che gli SCB reagiscano con alchini interni non attivati ​​come i diarilacetileni in modo intermolecolare; (2) costosi catalizzatori a base di Pd o Rh sono stati impiegati in tutti i sistemi esistenti; (3) l'orientamento del percorso di reazione esclusivamente verso la formazione chemoselettiva ed enantioselettiva di allilvinilsilani non è stato ancora realizzato. Poiché il Ni è più piccolo e più nucleofilo del Pd e del Rh, i catalizzatori a base di nichel sono generalmente più attivi dei corrispondenti complessi di palladio e rodio nell'attivare gli alchini interni31,32,33,34,35 e nel scindere il legame C−Si sugli SCB36, 37,38,39. Allo stesso tempo, l’eliminazione del β-H è spesso più facile al centro Ni rispetto ai centri Pd o Rh. Ci siamo chiesti se il catalizzatore Ni (0) sia in grado di facilitare la reazione degli SCB con alchini interni non attivati ​​e di controllare contemporaneamente la selettività del percorso in combinazione di ligandi adeguati alla formazione selettiva dell'eliminazione riduttiva o del prodotto di eliminazione β-H (Fig. 1b) , ampliando così ulteriormente l'utilità di questo processo nell'assemblaggio modulare di diversi scaffold contenenti silicio come una serie di silacicloeseni vicinal-diarilici sostituiti e vinilsilani legati allil, che sono difficili da sintetizzare con gli altri metodi. Vale la pena notare che le strutture vicinali-diariliche con/senza centri chirali sono un'impalcatura comune in numerosi farmaci commercializzati, come mostrato in Fig. 1c. Considerando l'importanza del "cambio C/Si" per lo sviluppo di nuovi materiali, farmaci e pesticidi11,12,13,14,15,16,17,18, l'introduzione di porzioni sililiche nelle strutture 1,2-diariliche è di grande importanza e altamente desiderato.