铱催化的炔烃的氢氯化以及氢溴化反应

烯基卤化物已发现广泛用于有机合成中。其中，氯乙烯由于其重要的合成用途以及在天然产物，药物和农用化学品中的应用，近年来受到越来越多的关注。此外，氯乙烯已成为交叉偶联反应中有效的偶联伙伴，例如Suzuki-Miyaura偶联反应和Buchwald-Hartwig胺化反应。因此，开发用于制备氯乙烯的方法具有重要的合成意义。氯乙烯通常可从羰基化合物或炔烃中获得。尽管已经实现了使用羰基化合物作为原料的催化方法，但对有毒磷试剂（如PCl₅，或POCl₃或大量过量的CrCl₂）的要求限制了它们在复杂分子合成中的应用。

而由广泛可得的炔烃催化合成氯乙烯是传统合成方法的有力替代方法。第一种方法是碳氯化法，即在炔烃上添加C-Cl键，主要涉及酰氯作为试剂。第二种方法是炔烃盐酸盐化，该反应在没有催化剂的情况下需要苛刻的反应条件，并且，大多数催化氯化氢方法依赖于腐蚀性和酸性HCl作为试剂，导致官能团耐受性有限（Scheme 1）。因此，在有机合成中发现具有官能团耐受性的催化氢氯化反应仍然是一个挑战。在本文中，作者报道了使用4-氯丁烷-2-酮和炔烃的铱催化的转移氢氯化和氢溴化叔丁基氯化物/溴化物作为正式的HX供体，这一特征在合成卤乙烯类物质时允许异常宽泛的官能团耐受性（Scheme 1d）。此外，它也代表了通过简单的铱催化剂对未活化内部炔烃进行加氢官能化的罕见实例。

作者首先使用简单的脂族末端炔烃与铱催化剂进行炔烃转移盐酸化反应的试剂探索，因为铱催化剂对C-X键的氧化加成反应预期具有很高的反应活性。但是，可能是由于C-Cl键的惰性，异丁氯（Entry 1）和丁氯（Entry 2）均未显示任何反应性。有趣的是，使用叔丁基氯(2c)作为HCl供体在这些反应条件下得到微量的氯乙烯产品(3)(Entry 3)，虽然夹杂着一些分解产物。作者认为，在试剂主链上相邻位置安装极性基团可能会通过金属和/或C-Cl键的电子活化而促进初始活化步骤。通过一系列的探索，作者发现4-氯丁烷-2-酮(2d)是盐酸化的合适供体，它在β-碳中心上相对于氯原子含有一个酰基，可用于戊二烯-4-芳基-1-基苯(1)的转移盐酸加成反应。在80°C的甲苯中，作为金属前体的[IrCl（cod）]₂和作为配体的CPhos 的组合出现了用于此转化的理想催化体系，从而以35％的产率生成了3个单一的区域异构体（Entry 4）。这是铱催化氢氯化反应的第一个例子。此外，以87％的收率获得了烯烃副产物甲基乙烯基酮，这一结果强烈表明反应是通过穿梭催化进行的。相似的试剂1-氯戊烷-3-酮（2e）在相同反应条件下也显示出高反应活性，导致3的产率为75％（Entry 5）。

以4-氯丁烷-2-酮作为盐酸化试剂，作者开始探索了该铱催化的转移盐酸化反应的底物范围。从图中可以看出，多种炔烃衍生物可以成功地进行氯化氢反应，从而以高收率得到相应的氯乙烯。不管是含有腈（8），氯化物（9），酯（10），胺（12），硝基（16），芳基氯（17），芳基氟化物（18），碘化物（19）），醛（22）和酮（29）的脂族末端炔烃，在反应条件下可以耐受作为有机合成重要组成部分的α，β-不饱和酯（15）。带有两个末端炔烃部分的底物可以成功地进行氯化氢反应，得到含有两个氯乙烯部分的产物（7）。一些含杂环和天然产物的底物也能够很好的反应，说明该反应有出色的官能团耐受性。

接下来，作者研究了叔丁基氯化物的盐酸化反应。尽管使用4-氯丁烷-2-酮的方法显示出广泛的适用性，并且无需使用腐蚀性试剂即可进行氢氯化，但其高价和副产物高反应性甲基乙烯基酮的产生可能会限制其合成适用性。因此，发现更可持续的HCl供体仍然非常重要。由前面的研究可以看出来，使用叔丁基氯化物作为HCl的供体可以生产痕量的氯乙烯产品，其中试剂的当量更多，温度更高，反应时间更长。由此作者获得鼓舞，继续优化条件使用更廉价的叔丁基氯进行盐酸化反应。经过一系列条件筛选之后，作者发现了在无配体条件下以[IrCl（cod）]₂为催化剂在110°C的条件下，使用叔丁基氯化物可以使一系列内部的炔烃（无论是对称的还是不对称的，脂肪族的还是芳香族的，活化的或未活化的）都可以成功转化为相应的氯乙烯，收率良好至优异（Table3）。

在炔烃的催化加氢氯化反应上取得成功后，作者开始着手于炔烃的催化加氢溴化反应。但是，该方法的当前反应条件主要取决于使用腐蚀性和气态的HBr或原位生成的HBr，对于实验室规模的合成而言并不理想。最近，Lautens 和Oestreich 小组报道了一种使用转移加氢官能化策略的替代方法。他们通过分别从Et₃N·HBr和1-（2-溴乙基）-1,4-二氢-1,1'-联苯中转移HBr实现了1,6-炔烃和炔烃的加氢溴化反应。在这种情况下，作者很高兴看到了该反应使用叔丁基溴作为HBr的源，将丁基溴用于转移氢溴化反应。然后作者进行了底物范围的评估。由图可以看到，不管是末端炔烃还是内部炔烃都能很好转化。