1,2-双取代烯烃，例如烯基芳烃、烯基硅化合物、烯基硼化合物等，是重要的有机合成模块，在各化学领域都有广泛应用。卤代烃和烯烃的Heck偶联反应是构建这类分子的经典方法。相比于卤代烃，羧酸化合物廉价、无毒、性质稳定、且在自然界中广泛存在，是理想的偶联反应合成子。自2002年起，芳基羧酸的脱羧Heck偶联得到了很大发展（图1a）。但受限于烷基金属化合物的不稳定性，烷基羧酸的脱羧Heck偶联仍存在诸多挑战。直到2018年，Shang和Fu、Glorius等课题组分别提出了将烷基羧酸转化为具有氧化还原活性的酯，随后在可见光引发的钯催化下实现Heck偶联的分步策略（图1b）。不久前，Shang和Na等通过铱和钯的协同催化，报道了第一例非活化烷基羧酸的Heck偶联反应（图1b）。该反应利用过量的烯烃作为氢受体，因而带来副产物和分离问题，此外该反应的羧酸底物仅限于部分二级和三级羧酸。因此，开发一种不需要当量添加物、具有广泛底物适用性的烷基羧酸的脱羧Heck偶联反应方法有诱人的科研和工业价值。

图1. 脱羧Heck偶联反应。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

新加坡国立大学化学系的吴杰教授课题组最近实现了光驱动的无需外加氧化剂的烷基羧酸和烯烃的脱羧Heck偶联反应（图2）。在光氧化还原催化和钴催化的协同作用下，多种烷基羧酸和烯烃都可以被高效脱羧偶联（超过90个例子，代表性产物见图3）。反应不需要外加氧化剂，副产物只有氢气和二氧化碳两种气体。此外，产物顺反选择性高、官能团兼容性好、无需贵金属，并且可以放大到克级规模。值得一提的是，在该催化体系下，烯基硼酸酯和烯基硅烷也可以参与反应，这是第一例烷基合成子与烯基硼酸酯或烯基硅烷进行Heck偶联反应的报道。而且，带有三级烷基取代基的烯基硼酸酯和烯基硅烷很难通过别的方法高效简洁合成，例如烯烃复分解反应中由于位阻效应这类底物很难参与反应。

图2. 光驱动的无需外加氧化剂的脱羧Heck偶联反应。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

图3. 部分脱羧Heck偶联产物。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

经过自由基捕捉、荧光淬灭、紫外-可见吸收、苄基阳离子捕捉、密度泛函理论计算等研究，作者提出了基于自由基对烯烃加成的机理（图4）。

图4. 可能的反应机理。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

在机理研究的基础上，作者进一步发展了烷基羧酸、丙烯酸酯和烯烃的三组分偶联反应（图5）。多种羧酸和烯烃都能参与反应，选择性生成高度官能化的烯烃。

图5. 三组分偶联反应。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

该研究提供了一种高效、简洁、实用的烷基羧酸与烯烃的脱羧偶联策略，有望在双取代烯烃的合成、药物和天然产物的后期修饰中得到应用。相关成果发表在J. Am. Chem. Soc.上，并得到Synfacts 亮点介绍（Synfacts, 2019, 15, 0159）。