阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）Magnus Rueping课题组与福州大学岳会锋课题组报道了一种镍催化三组分还原策略，利用电化学方法实现了1,3-烯炔的14族元素杂-双官能团化反应。该策略具有反应条件温和、选择性高、通用性高等特点，能轻松实现烯炔的硅基化-/锗基化-/锡基化-烷基化反应。在电还原偶联反应中，各种氯硅烷、氯锗烷和氯锡烷均可与芳基/烷基取代的1,3-烯炔和伯、仲和叔烷基溴化物组合使用。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.202306498）。

　　有机硅烷是一类重要的有机物，在药物、材料科学和有机转化中经常作为有效的催化剂或偶联底物。因此，将硅基单元以位点选择性的方式引入有机分子中仍然是有机合成中的一个重要主题。在过去的几十年中，化学家们已开发大量的过渡金属催化双组分硅基化反应的方法。而通过还原交叉偶联进行硅基双官能团化是合成有机硅烷的一种很有前途的替代方案，因为它们避开了预成型有机金属试剂的使用，并且通常表现出温和的反应条件。

　　1,3-烯炔是一类重要且易得的有机合成子，通过双官能团化促进具有价值多取代联烯化合物的合成。虽然已报道了大量1,3-烯炔的双官能团化反应，但对于1,3-烯炔通过多组分反应实现14族元素杂-双官能团化仍有待进一步的研究。此类反应常存在化学选择性控制的关键挑战：（1）竞争性的双组分反应；（2）1,3-烯炔存在多个反应位点以及区域选择性问题；（3）基于第14族元素的亲电试剂具有类似的反应性（Figure 1a）。2020年，林松课题组（J. Am. Chem. Soc.2020, 142, 21272.）报道了一种烯烃的二硅基化、硅氢化和烯丙基硅基化反应（涉及一例烯炔的例子）（Figure 1b）。近日，Magnus Rueping课题组与岳会锋课题组报道了一种镍催化1,3-烯炔、烷基溴化物与氯硅烷的杂-双官能团化反应（Figure 1c）。其中，该策略允许烷基溴（通过卤素攫取）和氯硅烷（通过协同氧化加成）的不同活化模式，从而使反应拥有非常良好的化学选择性。

　　首先，作者以二甲基苯基氯硅烷1a、1,3-烯炔衍生物2a与叔丁基溴3a作为模型底物，对反应条件进行了大量的筛选（Table 1）。筛选根据结果得出，当以NiBr2·diglyme作为催化剂，L1作为配体，TBAB作为电解质，(+)Zn/(-)Ni foam作为电极，DMA作为溶剂，电流为7 mA，在室温下反应，可以65%的收率得到产物4a。

　　在获得上述最佳反应条件后，作者对氯硅烷1与烯炔2的底物范围进行了扩展（Figure 2）。研究表明，一系列不同取代的氯硅烷衍生物均可顺顺利利地进行反应，获得相应的产物4a-4n，收率为43-87%。同时，当烯炔底物中含有一系列不同电性取代的芳基、萘基、杂芳基、烷基、环烷基时，也能够顺利行反应，获得相应的产物5a-5t，收率为42-73%。

　　紧接着，作者对烷基溴以及氯锗烷和氯锡烷的底物范围进行了扩展（Figure 3）。研究表明，一系列一级、二级和三级烷基溴均可顺顺利利地进行反应，获得相应的产物6a-6w，收率为43-86%。同时，一系列氯锗烷和氯锡烷衍生物也与体系兼容，获得相应的产物7a-7q，收率为38-76%。

　　紧接着，作者对反应机理进行了研究（Figure 4）。开环实验以及自由基环化实验根据结果得出，在还原电化学条件下生成生了硅基自由基（Figure 4a-4b）。对照实验根据结果得出，镍催化剂易被阴极还原，并且氯三乙基硅烷可通过非自由基途径氧化加成到还原形式的镍催化剂中。同时，烷基自由基可以直接通过阴极还原产生，也可以间接通过从还原形式的镍催化剂中攫取卤素产生（Figure 4c）。

　　此外，CV实验根据结果得出，反应过程中分别形成了NiII/Ni和NiI/Ni0还原峰（Figure 5a）。同时，在加入不同当量的硅基氯和烷基溴时，NiII/Ni和NiI/Ni0还原峰的电流在增加，表明这些亲电试剂可与还原形式的镍配合物反应（Figures5b -5c）。然而，随着1,3-烯炔的加入，NiII/Ni和NiI/Ni0还原峰的电流保持不变，表明1,3-烯炔没有与NiI或Ni0反应。有必要注意一下的是，NiI/Ni0峰向正极区域（positive region）移动，表明1,3-烯炔的π-键使Ni0稳定（Figure 5d）。

　　基于上述的研究和相关文献的查阅，作者提出了一种合理的反应机理。首先，预催化剂LnNiII-Br2最初被还原为NiI或Ni0，其可以从烷基溴中攫取卤素，产生烷基自由基和NiI/II配合物。或者，烷基溴直接进行阴极还原以产生烷基自由基（Figure 5e）。相反，在当前的电化学条件下，硅基氯的活化通过非自由基途径发生。同时，硅基氯与阴极还原的镍配合物进行协同氧化加成（Figure 5f）。在镍催化循环中（Figure 5g），烷基自由基可与1,3-烯炔的末端sp2-碳加成，生成联烯基自由基中间体A，其随后被NiI中间体B捕获生成NiII中间体C。然后，NiII中间体C进行阴极还原生成NiI中间体D，其与硅基氯进行协同氧化加成后生成NiIII中间体E。中间体E经还原消除后，获得所需的目标产物，并再生NiI催化剂B。

　　Magnus Rueping课题组与岳会锋课题组报道了一种电化学镍催化三组分还原交叉偶联反应，通过氯硅烷和烷基溴化物的不同活化模式，实现了1,3-烯炔的硅基烷基化反应。该策略具有广泛的底物范围、温和的反应条件、较高的区域与化学选择性、良好的官能团兼容性等特点。