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自1964年首次報道以來，Fischer-卡賓絡合物(FCs)已成為有機合成中的重要試劑，廣泛應用于環加成反應以及親電試劑和親核試劑的卡賓轉移加成反應中。雖然FCs可實現獨特的轉化，但它們在催化反應中的應用遠遠落后于連有吸電子基團的卡賓物種。這主要是因為普通重氮化合物由于其相應的雜原子取代衍生物的不穩定性因而不能用作反應前體。因此，FCs通常是通過在金屬-羰基絡合物(M-CO)中加入有機鋰(RLi)試劑，隨后用烷基鹵化物(R’X)捕獲來獲得的（Fig. 1a）。到目前為止，化學家們已經報道了一些涉及FCs的催化反應，包括雜原子親核試劑與亞乙烯基絡合物的加成，用鏈接的親核試劑取代帶有碘鎓離去基團的Rh(II)卡賓，以及用Cu(I)催化劑捕獲通過光化學生成的硅氧卡賓等。然而，這些FCs催化策略的范圍仍然有限，且絕大多數由FCs介導的轉化需要使用化學計量的金屬試劑。在這些有待實現催化轉化的反應中，包含鉻FC-介導β-內酰胺衍生物的合成。其首先通過光誘導烷氧卡賓配體的羰基化形成烯酮，隨后與亞胺進行[2 + 2]環加成反應（Fig. 1b）。最近，日本大阪大學Mamoru Tobisu課題組在鈀催化下，利用芳酰基硅作為Fischer-卡賓前體，通過與亞胺的催化羰基化環加成反應，實現了一系列生物活性分子中廣泛存在的多取代β-內酰胺衍生物的合成（Fig. 1c）（Fig. 1d）。    下載化學加APP到你手機，更加方便，更多收獲。

（圖片來源：Nat. Catal.）

首先，作者選擇芳酰基硅1a和亞胺2a作為模板底物，對反應條件進行了篩選（Table 1），當使用1a (0.60 mmol), 2a (0.20 mmol), Pd₂(dba)₃ (0.010 mmol), IPr* (1,3-bis(2,6-diisopropylphenyl)imidazol-2-ylidene，1,3-雙(2,6-二異丙基苯基)咪唑-2-亞基，0.020 mmol)，在甲苯 (0.60 ml) 中，封管體系110 °C 反應17 h可以以70%的分離產率得到β-內酰胺產物3aa（6.4:1）。    

（圖片來源：Nat. Catal.）

在得到了最優反應條件后，作者對此轉化的底物范圍進行了探索（Fig. 2）。實驗結果表明，不同取代的亞胺和芳酰基硅均可以良好的實現此轉化，以53-94%的產率得到相應的產物3aa-3am, 3bg-3ha。其中甲氧基、三氟甲基、芳基、芐基、氨基、氟、酯基、氰基等一系列官能團均可良好兼容。值得注意的是，此β-內酰胺合成策略還可應用于抗生素骨架的合成。例如，芳酰基硅1a可以與環亞胺2n反應，以94%的產率得到雙環β-內酰胺產物3an（6.5:1），其具有與噻烯霉素（thienamycin）相類似的分子骨架。此外，通過此轉化所得到的產物中的硅基可以使用四丁基氟化銨去除，形成相應的α-羥基-β-內酰胺衍生物。

（圖片來源：Nat. Catal.）

為了深入理解反應機理，作者進行了一系列控制試驗（Fig. 3）。在標準條件下1a與二乙胺反應可以以97%的產率得到酰胺產物5。這一結果驗證了硅氧烯酮中間體在反應中的作用，它可以被二乙胺捕獲形成5（Fig. 3a）。隨后，作者利用¹³C標記的芳酰基硅烷1a-¹³C與亞胺2g反應可以以70%的產率得到β-內酰胺產物3ag-¹³C，其中C1和C2均被標記，這與作者所設想的反應機理一致，即芳酰基硅同時作為反應的卡賓源和CO源（Fig. 3b）。接下來，作者使用Pd(CH₂SiMe₃)₂(cod)、IPr**(1.0 equiv)和芳酰基硅1i反應，成功地分離出了一個關鍵的硅氧卡賓-鈀中間體絡合物6，并通過X-射線單晶衍射確定了6的結構。值得注意的是，絡合物6應該是一個廣受歡迎的帶有烷氧卡賓配體的鈀絡合物（Fig. 3c）。    

（圖片來源：Nat. Catal.）

最后，作者基于1a與Pd-IPr絡合物的模板反應進行了DFT計算，并提出了此轉化可能的反應機理（Fig. 4）：首先，1a中的C(酰基)-Si鍵與Pd-IPr絡合物通過過渡態TS1發生氧化加成，形成絡合物INT2，其能壘相對較低(8.5 kcal mol^?1)。隨后，INT2通過四中心過渡態TS2，以可行的活化勢壘(24.1 kcal mol^?1)遷移到酰基配體的氧原子上，從而形成卡賓絡合物INT3。接下來，通過鈀催化1a的脫羰反應產生的CO的配位作用，使INT3（5.2 kcal mol^?1）穩定，并形成INT4。INT4隨后通過TS3的插羰 (17.2 kcal mol^?1)，生成Pd-烯酮絡合物INT5，并經歷隨后的[2+2]環加成得到產物。    

（圖片來源：Nat. Catal.）