摘要：介绍了以乙醇为C₂源的伯醇C₂延伸及[Cp*IrCl₂]₂（其中Cp*=五甲基环戊二烯）催化的研究进展。这种新的延伸体系被用于苯甲醇底物和以乙醇为烷基试剂的脂肪醇生成相应的C₂延伸线性醇。通过中间产物和氘标记实验对反应机理的研究表明，该反应是基于氢自转移的。

醇是有机化合物中最重要的一类。乙醇之所以受到特别关注，是因为它是一种生物制品，并且是一种有用的化学原料。它可以通过含糖作物和木质纤维材料的发酵大量生产。最近，越来越多的报道使用乙醇作为碳源的反应。但是，由于乙醇的反应活性低，这些反应选择性差，需要较高的温度。在乙醇反应中开发良好的选择性将有利于化学工业的发展。

氢自转移（借氢）反应已被报道为扩大碳数的有效策略。6这种反应可以一步完成，但包括以下三个反应：（1）用催化剂暂时从醇中除去氢，生成醛；（2） 由碱促进的醛和亲核试剂（如酮、酯、胺、或腈）醛缩合；（3）除去的氢返回不饱和或醛基官能团。该特性使产品易于获得，对环境无害，并产生水作为唯一的副产品。近年来，过渡金属配合物通过氢自转移催化C-烷基化反应已被广泛研究。

在本文中，我们报道了以乙醇为碳源的各种醇[Cp*IrCl₂]₂催化C₂延伸的第一个例子。通常，烷基化反应使用卤素试剂作为烷基源。然而，卤代烷是有毒试剂，会产生卤盐废物。本工作中开发的反应易于执行且具有良好的选择性。

我们研究了苯甲醇（1a）与乙醇（2）在不同条件下的β-烷基化反应（表1）。苯甲醇（1a）（5 mmol）与乙醇（2）（1 mmol）在[Cp*IrC₂]₂（5 mol%）和叔丁醇钾（KOtBu）（1 mmol）作为碱，在100°C下在四氢呋喃（THF）（1 mL）中进行反应24小时，得到主C₂延伸产物，产率为65%（条目1）。此外，我们发现[铱/磷化氢]在氢转移过程中表现出很高的参与度。该催化剂系统以中等产率获得所需产物（条目2-5）。其他金属催化剂，包括钌和铑与磷化氢（分别为条目6和条目7）进行了测试，但这些配合物在该反应中没有表现出高催化活性。没有铱催化剂（项目8）或碱（项目9），反应无法继续进行，这证实了催化剂和碱对烷基化至关重要。强碱如KO^tBu和NaOH使产物具有中等产量，但K₃PO₄和Cs₂CO₃等弱碱的产量较低（条目10-12）。将反应温度降低到80°C（条目13）显示出比在100°C 少得多的产率。此外，当以较低浓度（1当量）使用苯甲醇（1a）时，观察到的产率较低（条目14）。在进一步的试验中，添加1,7-辛二烯作为氢受体没有显示出积极的效果（条目15）。

在此基础上，我们进一步考察了各种苯甲醇衍生物在优化条件下与乙醇的反应（表2）。使用邻位、间位或对位含甲基的苄基醇分离产物是成功的（3b-d）。此外，在对位上带有给电子基团的苄基醇在高产率（3d−f）下产生相应的C₂延伸产物，而带有吸电子基团的底物则以较低的产率（3g，h）得到所需的醇产物。固体底物（1i−k）的最佳反应条件是用稍低的底物浓度（3mmol）得到产物3i−k，以2-噻吩甲醇（1l）为反应底物，以36%的产率合成2-噻吩丙醇（3l），也表明杂环化合物可以作为伯醇底物。

在分析反应的底物范围时，我们用1-己醇代替苯甲醇优化了反应（方案1，表S1和图S1）。储备反应使用1 mol%的[Cp*IrCl₂]₂催化剂、1-己醇（4a）（1 mmol）和乙醇（2）（5 mmol），在1,7-辛二烯（15 mol%）存在下，以KO^tBu（1 mmol）为碱，在100°C下在THF（1 mL）中持续24小时。考虑到生成产物的范围，该反应比先前的模型更复杂。产物由2（5a，1-辛醇）与4a的直C₂延伸、4a与2（6a，2-乙基己醇）的C₂延伸、用2（7a，1-癸醇）直接C₂萃取5a、5a与2（8a，2-乙基辛醇）的β-烷基化反应和4a（9a，2-丁醇-1-辛醇）的均β-烷基化反应生成。5a、7a和8a的总收率为37%（59:22:19），6a为14%，9a为5%（条目1）。在这些条件下，仅使用乙醇的反应中，4a的生成量可忽略不计。此外，由于观察到均β-烷基化的Guerbet反应，该反应体系对底物比率很敏感。可通过添加过量的乙醇来解决此问题。此外，还探讨了催化β-烷基化反应在不同伯醇的乙醇延伸中的应用（表3）。正己醇和正辛醇的反应以适度的产率成功地生成了相应的C₂产物（条目1和条目2）。使用支链酒精没有产生所需的产品（条目3）。类似地，将苯甲醇的侧链碳数增加1（2-苯乙醇，4d）只会产生支链醇副产物（6d，条目4）。

   我们的研究还调查了反应中间体的性质（方案2，方案S1-S3）。在与醇的氢自转移反应中经常会生成醛类化合物。在现有的反应体系中，气相色谱法（GC）观察到少量的苯甲醛，这表明醛类是中间物种。在优化条件下，苯甲醛（而不是苯甲醇）与乙醇反应得到3a，气相色谱收率42%（方案2a）。乙醛（10）被认为是一种可能的中间体，在相同的反应条件下与苯甲醇反应，得到12%气相色谱收率的所需产物3a（方案2b）。此外，我们通过在没有催化剂的情况下加热相应的醛（而不是醇）来生成C₂延伸醇3a确认在反应中使用了醛缩合路径。我们与苯甲醇的原料反应也使用乙醇-d₆进行。反应得到14%产率的氘化苯甲醇13a和39%产率的氘化产物14a（方案2c）。当1a和12的底物比为1:1时，氘转化率提高（方案S4），这些结果表明，反应中间产物分别生成醛类，醇类通过氧化和还原反应作为氢源，氢源取决于乙醇浓度。在实验结果的基础上，我们提出了一个合理的反应机理。首先，铱催化剂暂时从伯醇和乙醇中提取氢，生成铱氢化物和相应的醛作为中间产物。接下来，碱的存在允许羟醛缩合，产生不饱和醛。最后，用铱氢化物氢化双键和醛基。我们通过进行控制实验确认反应中生成了铱氢化物。向铱催化剂中添加苄醇可迅速导致¹H NMR谱中出现上场共振（−10至−15 ppm），表明铱氢化物的存在。通过¹³C{¹H}NMR光谱进行的其他表征显示，在88.3和90.4 ppm处出现共振，这些共振被分配到铱金属中心的α烷氧基键上。这些峰被二维¹H−¹³C HMBC实验进一步证实。这些实验导致氢化物（α-烷氧基）铱族的产生。然而，我们无法确定预期的烷氧基铱中间体的完整结构。

综上所述，该文献报道了一种在铱络合物存在下苯甲醇与乙醇C₂延伸的新方法。该反应体系也适用于脂肪醇。对反应机理的简要研究表明，该反应是以氢自转移为基础的。