(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
随后,作者对此转化的底物范围进行了考察(Figure 3)。首先,当作者将此转化放大至5.0 mmol规模,仍可以以80%的产率得到目标产物3a(1.0 g),由此证明了此转化的实用性。此外,底物适用性考察实验结果表明一系列不同取代的苯乙烯、非活化的端烯、杂芳基烯烃、端二取代烯烃以及内烯烃均可以作为自由基受体,以37-84%的产率得到相应的产物3b-3w。其中内烯烃的活性相对较低,仅以44%的产率得到产物3r。此外,此策略还可以实现一系列含有烯烃的天然产物衍生物(gibberellic acid和bezafibrate)的后期修饰,分别以58%和37%的产率得到相应的产物3t和3u。值得注意的是,作者利用此转化对端烯和内烯的反应性差异,实现了gibberellic acid衍生物的化学选择性官能团化,即分子内的内烯双键可以保持不变。而当作者使用β-pinene 或caryophyllene oxide为反应物时,反应均经历了开环,分别以74%和67%的产率得到产物3v和3w,由此进一步证实了反应中涉及自由基中间体III(Figure 2c)。
接下来,作者考察了此烯烃交叉偶联反应中与苯乙烯2a反应的缺电子烯烃的兼容性。实验结果表明,当利用光催化剂PC B结合弱碱2,4,6-collidine使用时,可以有效增强相对低反应性的缺电子烯烃的反应活性。包括反丁烯二腈、丙烯腈、丙烯酸酯、烯基砜、N-甲基马来酰亚胺、丙烯酰胺、丙烯醛等均可顺利参与反应,以45-79%的产率得到相应的产物6k-6j。值得注意的是,生物活性分子衍生的丙烯酸酯(L-tyrosine, Estrone)也可兼容,分别以61%和71%的产率得到产物6k和6l。
(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
最后,作者对反应机理进行了进一步探索(Figure 4)。当使用连有三元环的苯乙烯7反应时,可以以72%的产率得到开环产物8,由此表明反应中由缺电子烯烃产生了自由基并被7捕获(Figure 4a)。此外,当将D2O加入反应中,可以以52%的产率得到产物6d-D,并且在丙烯酸酯的β-位观察到70%的氘代,苄位观察30%的氘代。这一结果与缺电子烯烃经历SET还原相一致,形成自由基阴离子I。随后在其β-C上发生质子化形成更稳定的自由基中间体II。接着自由基中间体II与苯乙烯通过自由基加成得到自由基中间体III,其与原位和重水发生氘交换得到的氘代苯硫酚通过HAT过程而被氘代(Figure 4b)。