Angewandte ：钴催化的喹啉氮氧化合物C8位烯基化
在有机合成化学中，联烯类化合物作为一种重要的骨架，被广泛的应用于各种各样的环化反应和交叉偶联反应。丙二烯两个正交双键的特殊结构赋予了该类化合物在反应中有更多的区域选择性和化学选择性，当然，这也导致丙二烯类化合物参与的过渡金属催化反应结果的复杂性，无形增大了该类反应的挑战。
而近来的研究发现，联烯作为偶联试剂应用于过渡金属催化的C-H活化反应的频率在急剧增长。例如，根据丙二烯的立体电子性质和金属催化剂的选择性，经C-H键活化形成金属中间体M-R，随后会有两种不同的迁移插入方式（a）。丙二烯1,2迁移插入会形成烯基金属中间体Int-1，而2,3插入则形成烯炳基金属中间体Int-2。这两种中间体均具有很高的活性，再经过不同的终止反应，例如质子化、β消除、还原消除或者Tsuji-Trost亲核加成反应等，这样会使产物多样化。
根据丙二烯类优良的反应活性，相继报道了大量的稀有贵金属如Pd(II), Rh(III), Ir(III)等催化的C-H，烯基化、并烯基化的反应。同时储量丰富的钴催化剂，因较高的路易斯酸性和良好的反应选择性也开被关注，相继报道了一些利用高价钴和低价钴催化的C-H官能团化的反应。而钴催化的丙二烯类的C-H官能团化的反应却鲜有报道，且仅局限于烯酰化反应和成环反应（如ACS Catal. 2016, 6, 3909-3913；ACS Catal. 2017, 7, 2511−2515；ACS Catal. 2018, 8, 1880−1883）。
喹啉衍生物和1，3二烯烃类化合物在药物化学中有重要作用，而在喹啉不同位置的官能团化一直是有机工作者和医学工作者的研究热门。2016年Chandra M. R. Volla课题组相继报道了两篇Co催化的丙二烯环加成反应(Angew. Chem. 2016, 55, 12361−12365; Angew. Chem. 2016, 128, 12549-12553)。在此研究基础上该课题组对钴催化的选择性活化喹啉N-O衍生物C8的位点，产生了浓厚兴趣。他们根据前面的研究成果提出大胆设想，钴催化剂与喹啉N-O化合物的配合物选择性插入丙二烯2,3位，随后经历β-O消除，实现喹啉N-O化合物C8位置的二烯基化。
为了更好地实现烯丙基钴金属中间体的β-O消除，该课题组提出了以丙二烯乙醇作为二烯话试剂，Cp*Co(CO)I2作催化剂的情况下实现了喹啉N-O化合物的C8位双烯化反应，并且经过一系列条件筛选，能够以88% 的较高收率实现喹啉N-O化合物的C8位双烯烃化转化。
筛选条件以后，作者对反应底物的普适性进行了拓展，一共列举了40个产物，无论是喹啉N-O化合物苯环上变换的不同取代基，还是丙二烯两端连有不同的支链，该反应均有不错的收率。当然最吸引人的还是对于薄荷醇、胆固醇修饰的丙二烯类衍生物，该反应体系依然效果很好，这意味着该反应具有应用于药物合成的潜在价值。
文章中作者做了一系列的机理验证实验，并据此提出了可能的反应机理：Cp*Co(CO)I2在碳酸钠和氟化钠的作用下形成Co（III）络合物A,与喹啉氮氧化合物的氧配位形成化合物B，活化喹啉氮氧化合物C8位置，脱去一分子叔戊酸，形成环状金属络合物C，然后丙二烯化合物5选择性迁移插入，形成中间体E，进而发生β-O消除生成目标化合物7。
结论：
作者首次报道了一种钴催化条件下，丙二烯甲醇碳酸酯作为二烯化试剂的喹啉氮氧化合物C8位置的选择性C-H键活化。该反应体系条件相对温和，产物收率高，底物适用范围广，对于转化过的天然产物丙二烯类衍生物也有很好的实用性。并且进行了大量的机理探究实验，提出了合理的机理循环。
该论文原文发表于Angew. Chem. Int. Ed,. 原文可搜索下方DOI.
Cobalt‐Catalyzed C8‐Dienylation of Quinoline‐N‐Oxides
Rahul K. Shukla ，Akshay M. Nair ，Salman Khan ，Prof. Chandra M. R. Volla
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 110.1002/anie.202003216
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