在有机化学构建碳-碳键的方法中，过渡金属催化的C-H键活化策略是一类直接并且具有位点选择性的方法。目前，研究人员通过导向基策略已经发展了一系列反应。尤其是使用烯烃作为底物的C-H键烷基化，该方法提供了一种原子经济性的策略来获得目标产物。在1993年，Murai报道了羰基导向的钌催化芳香酮和烯烃的邻位C-H键烷基化。随后，研究人员相继报道了大量使用导向基的区域选择性C-H键烷基化反应。但是大多数报道主要是线性选择性烷基化反应，仅有少量报道是支链选择性烷基化反应（Figure 1A）。在此方面，研究人员将非导向基策略用于1,3,4-噁二唑、吲哚、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、吡啶和吖嗪（a-j）的烷基化反应。另外，一些将导向基策略用于支链选择性烷基化的反应也有报道（I-X）。但是，上述支链烷基化反应通常使用活化烯烃作为底物，很少使用非活化端烯作为底物（Figure 1B）。
近日，日本大阪大学 Naoto Chanati教授课题组报道了Rh(II)催化芳基磺酰胺和乙烯基硅烷的支链选择性C-H键烷基化，该方法使用8-氨基喹啉作为导向基。相关成果近期发表于Chem. Sci.（DOI: 10.1039/C9SC04308J）
首先，作者考察了导向基对于支链选择性的影响，最终确定8-氨基喹啉作为导向基，支链/线性比达到92:8（Table 1）。随后，作者以1a作为模型底物，考察了催化剂和添加剂的影响，最终确定最佳反应条件为：[Rh(OAc)2]2作为催化剂，3-氯-2-甲基苯甲酸作为添加剂，甲苯作溶剂，底物在160 ℃下反应24 h，以72%的收率、86:14的选择性得到支链产物（Table 2）。
随后，作者对底物范围进行了考察（Scheme 2）。作者首先考察了官能团的影响，反应对于醚、烷基、氟、氯、酰胺、三氟甲基、苄基溴等取代基均能兼容，并且具有较好的支链选择性。值得注意的是，在该反应中没有观测到双烷基化产物的生成。同时，作者也考察了不同的乙烯基硅烷类型，其均能给出相应的支链烷基化产物（2ab-2ae和2pa-pc, Table 3）。
接下来，作者进行了一系列机理验证实验。作者使用磺酰胺1c作为底物，在CD3COOD条件下，反应发生了明显的H/D交换，证明C-H键活化过程是可逆的（Figure 2a）。在氘代磺酰胺1c-d5和三乙基乙烯基硅烷的反应中，作者观察到β位有0.34氘代，而α位无氘代，这说明了反应可能涉及氢金属化机理（Figure 2b）。在使用CD3COOD作为唯一氘代试剂时，1c和三乙基硅烷给出的产物8中，只有β位有0.51氘代发生，这说明该反应中还包含碳金属化过程（Figure 2c）。
在KIE实验中，kH/kD比值为1.06，这说明C-H键活化不是决速步（Figure 3a）。作者还进行了化学计量的1c与[Rh(OAc)2]2反应，得到Rh复合物10，并且得到了单晶的绝对构型（Figure 3b）。随后作者利用复合物10进行催化反应，能够成功获得支链目标产物（Figure 3c），这说明该复合物参与催化循环中。
最后作者基于以上氘代实验结果，给出了两种主要的催化模型。首先，Rh与磺酰胺生成中间体A，中间体A释放两分子羧酸生成B，其氧化加成到邻位C-H键中形成Rh-H复合物C。接着，乙烯基硅烷插入到Rh-H键中形成中间体D，其还原消除后生成Rh复合物E。最后E在酸条件下释放出产物并重新生成Rh(II)催化剂。另一种催化循环是在形成中间体C后，两分子羧酸解离下来并配位到Rh上形成金属环中间体F。乙烯基硅烷的烯烃迁移插入到F的Rh-C键中间形成中间体G，其与两分子酸反应经E得到产物（Figure 4）。
小结：Naoto Chatani课题组首次报道了铑催化芳基磺酰胺的支链选择性C-H键烷基化，该方法以非活化的乙烯基硅烷作为底物，8-氨基喹啉作为导向基。课题组在研究中进行了详细的机理验证实验，提出了氢金属化和碳金属化两种可能的催化过程。
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