在过去的二十年间，过渡金属引导的交叉偶联反应可以说是蓬勃发展。其中，例如诺奖级成果，Suzuki偶联，Lam-chen偶联，乌尔曼反应，Buchwald−Hartwig 偶联反应等，都获得巨大成功。但是关于机理，却仅仅有一小部分的金属被研究的较为透彻。
Pd 作为经典过渡金属催化的代表，毫无疑问，在反应中涉及的变化被研究的非常透彻，然而，有关我最爱的Ni的机理，却依旧报道较少。
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首先卤代烃2与零价钯1进行氧化加成，Pd(0)物种氧化为Pd(II)，与碱作用下，生成强亲电性的有机钯中间体3。同时芳基硼酸与碱作用生成酸根型配合物四价硼酸盐中间体6，具亲核性，与4作用生成8。最后8经还原消除，得到目标产物9以及催化剂1。完成一个循环。但这仅仅是针对于Pd的反应，还有更多的过渡金属需要被研究。Ni的应用范围并不逊色于Pd,但是近些年来，很少有专门针对Ni进行机理研究。近日，苏黎世联邦理工学院的 Bill Morandi 教授，以Buchwald−Hartwig交叉偶联反应为例，深入研究Ni参与的C-N键偶联研究，并通过动态H-NMR，拿到了反应涉及到的中间体的单晶（佩服佩服，这都能拿到单晶），通过X-ray表征，阐述了Ni在整个催化过程，涉及到的变化。为Ni在之后许多反应中机理研究提供了较为清晰的借鉴意义。该成果发表于
《ACS Catalysis》（https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c00393）
对于Pd涉及的Buchwald−Hartwig交叉偶联反应，相关机理与传统并没有差别， 氧化加成与还原消除依旧 是贯穿机理的核心。受此影响，作者就设想Ni的机理途径是否也与此相同。但是，Ni的氧化加成普遍有两种形式，一种是Ni(0)-Ni(II),另一种为Ni(I)-Ni(III)，相较于后者，前者的氧化加成，涉及到的能量较低，因此可能处于优势态，Ni(0)的氧化势垒较低，而Ni(II)还原消除势垒较高，这是许多交叉反应不能发生的重要原因，无法得到偶联产物。--------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------作者以常见的Ni(COD)2 为Ni(0)来源，以芳基硫醚和二级胺为起始原料，试图通过Buchwald−Hartwig偶联，得到C-N产物。意外的是，Ni(0)竟然能够完成催化反应，通过对配体，碱的种类，溶剂，剂量等条件筛选，作者发现了其中最优条件。--------------------------------------------------------------------
随后作者考察了针对硫醚和胺类物质的底物适用性的测试，无论是吸电子还是给电子基团取代，芳香胺与烷烃胺都能有较好的产率和选择性。
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首先，作者设想 Ni(0)-双齿dcype 配体 能够发生类似于Pd 扦插氧化加成反应，引起C-S断裂，芳基与S-Me能够分别加成到Ni(0)中心来，通过只添加硫醚底物，成功拿到了反应涉及的中间体5，P谱和X-ray单晶衍射证实了确实发生了氧化加成，Ni(II)物种生成。
随后，通过拿到的Ni(II)物种5，与拔氢后的胺盐发生配体解离与交换，金属阳离子夺取并解离S-Me，胺类基团与之交换，产物还原前驱体9，最后经过还原消除得到产物 二苯基甲胺3cp。所有中间体，都能通过实验拿到纯品，并且也都得到了单晶证实。
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总结下，这篇文章已经成功地发展了一个广泛的适用于Buchwald−Hartwig的反应，使用芳基硫醚作为镍下的偶联剂催化。这一关键的发现有助于解释:镍催化氧化态交叉耦合反应。强有力的支持已经提出对于Ni(0) - Ni(II)通路。在更广泛的背景下，相信这些 发现 将 有助于 开发 新的Ni涉及的交叉反应。
