近些年，导向基辅助的过渡金属催化芳烃与多种酰基化合物的邻位C-H酰化反应得到充分发展。其中，因为高效、环保等特点，钯催化α-羰基羧酸的脱羧邻位酰化反应成为高效构建芳香酮的方法之一。与之形成鲜明对比的是，芳烃间位选择性的C-H酰化方法仍受局限，并且极具挑战性。最近，钌催化的σ-活化已被用于实现芳烃的间位C-H官能化，其中，邻位环钌化通过电子影响芳环并促使钌碳键进行磺化、烷基化、卤化、硝化以及二氟烷基化等。该方法避免了使用复杂的模板底物/配体或额外的瞬态介质，并且以廉价的钌作为催化剂以促进远程的C-H官能化。尽管存在以上优点，但许多新型的官能团仍未被引入芳烃的间位。受钌催化间位C-H官能化的启发，近日，中国科学技术大学王官武教授课题组首次报道了钌催化芳烃与α-羰基羧酸的脱羧选择性间位酰化反应（Scheme 1）。相关文章发表在ACS Catal.上（DOI: 10.1021/acscatal.8b03695）。

（来源：ACS Catal.）

研究初期，作者以2-苯基吡啶（1a）作为模型底物，苯基乙醛酸（2a）作为酰化试剂来探究反应的可行性（Table 1）。钌催化剂筛选结果表明，在Ru3(CO)12存在下，反应可以27%的收率得到目标间位酰化产物3aa。添加氧化剂Na2S2O8可使反应的收率提升至48%。随后作者考察了多种添加剂，如D-樟脑磺酸（D-CSA）、三氟乙酸（TFA）和对甲苯磺酸（PTSA）等，发现D-CSA的加入使得分离收率进一步提高。令人高兴的是，当加入叔丁基甲基醚（TBME）作为共溶剂时，反应收率最高为72%，原因可能是TBME有利于反应混合物的溶解或活性催化中间体的形成。对照实验表明Ru3(CO)12和Ag2CO3对于该反应是必需的。

（来源：ACS Catal.）

建立了最佳反应条件后，作者考察了2-芳基杂环1的底物范围和官能团耐受性（Scheme 2）。对位连有多种给电子或吸电子取代基的芳基吡啶都能以中等至良好的收率得到间位酰基化的产物（3aa-3la）。邻、间位连有氟取代基的芳基吡啶也是合适的底物（3ma, 3na）。此外，吡啶部分带有取代基的底物也可以得到目标产物（3pa-3ra），收率为47-66%。其他导向基（如嘧啶基、吡唑基）以及生物活性嘌呤衍生物同样能与该反应相容，并以中等及以上的收率得到相应的产物（3sa-3ya）。

（来源：ACS Catal.）

随后，作者利用多种α-羰基羧酸（2b-2w）与1a反应以进一步研究反应的普适性（Scheme 3）。带有富电子和缺电子单取代基的苯乙醛酸都具有广泛的耐受性，并且以中等至良好的收率获得所需的间酰化产物（3ab-3an）。二取代的苯乙醛酸也可以顺利得到相应的产物（3ao-3ar），收率为60%-76%。更重要的是，萘基或杂芳基乙醛酸也是合适的底物，尽管产物收率略低。

（来源：ACS Catal.）

紧接着，在上述结果和相关文献的基础上，作者提出了一个合理的反应机制（Scheme 6）。首先，1a和Ru3(CO)12经可逆的邻位钌化步骤形成活性钌环中间体I，其与苯甲酰自由基4在Ru-C键的对位进行亲电进攻，形成中间体II。4是由2在Na2S2O8和Ag2CO3的作用下脱羧产生的。随后，II通过Ag2CO3和/或Na2S2O8氧化去质子化，得到钌环中间体III。最后，III与1a进行质子化和配体交换，释放出所需的间位酰化产物3aa，并再生中间体I以完成催化循环。

（来源：ACS Catal.）

总结：王官武教授课题组以Ru3(CO)12为催化剂，α-羰基羧酸为酰化源，首次开发了钌催化芳烃的脱羧间位选择性C-H酰化反应。该方法具有底物范围广、官能团耐受性好、区域选择性高等特点。此项工作拓展了现有的钌催化间位选择性C-H官能化方法，并为区域选择性间位酰化反应提供了新策略。

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