自1964年首次报道以来，Fischer-卡宾络合物(FCs)已成为有机合成中的重要试剂，广泛应用于环加成反应以及亲电试剂和亲核试剂的卡宾转移加成反应中。虽然FCs可实现独特的转化，但它们在催化反应中的应用远远落后于连有吸电子基团的卡宾物种。这主要是因为普通重氮化合物由于其相应的杂原子取代衍生物的不稳定性因而不能用作反应前体。因此，FCs通常是通过在金属-羰基络合物(M-CO)中加入有机锂(RLi)试剂，随后用烷基卤化物(R’X)捕获来获得的（Fig. 1a）。到目前为止，化学家们已经报道了一些涉及FCs的催化反应，包括杂原子亲核试剂与亚乙烯基络合物的加成，用链接的亲核试剂取代带有碘鎓离去基团的Rh(II)卡宾，以及用Cu(I)催化剂捕获通过光化学生成的硅氧卡宾等。然而，这些FCs催化策略的范围仍然有限，且绝大多数由FCs介导的转化需要使用化学计量的金属试剂。在这些有待实现催化转化的反应中，包含铬FC-介导β-内酰胺衍生物的合成。其首先通过光诱导烷氧卡宾配体的羰基化形成烯酮，随后与亚胺进行[2 + 2]环加成反应（Fig. 1b）。最近，日本大阪大学Mamoru Tobisu课题组在钯催化下，利用芳酰基硅作为Fischer-卡宾前体，通过与亚胺的催化羰基化环加成反应，实现了一系列生物活性分子中广泛存在的多取代β-内酰胺衍生物的合成（Fig. 1c）（Fig. 1d）。    下载化学加APP到你手机，更加方便，更多收获。

（图片来源：Nat. Catal.）

首先，作者选择芳酰基硅1a和亚胺2a作为模板底物，对反应条件进行了筛选（Table 1），当使用1a (0.60 mmol), 2a (0.20 mmol), Pd₂(dba)₃ (0.010 mmol), IPr* (1,3-bis(2,6-diisopropylphenyl)imidazol-2-ylidene，1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基，0.020 mmol)，在甲苯 (0.60 ml) 中，封管体系110 °C 反应17 h可以以70%的分离产率得到β-内酰胺产物3aa（6.4:1）。    

（图片来源：Nat. Catal.）

在得到了最优反应条件后，作者对此转化的底物范围进行了探索（Fig. 2）。实验结果表明，不同取代的亚胺和芳酰基硅均可以良好的实现此转化，以53-94%的产率得到相应的产物3aa-3am, 3bg-3ha。其中甲氧基、三氟甲基、芳基、苄基、氨基、氟、酯基、氰基等一系列官能团均可良好兼容。值得注意的是，此β-内酰胺合成策略还可应用于抗生素骨架的合成。例如，芳酰基硅1a可以与环亚胺2n反应，以94%的产率得到双环β-内酰胺产物3an（6.5:1），其具有与噻烯霉素（thienamycin）相类似的分子骨架。此外，通过此转化所得到的产物中的硅基可以使用四丁基氟化铵去除，形成相应的α-羟基-β-内酰胺衍生物。

（图片来源：Nat. Catal.）

为了深入理解反应机理，作者进行了一系列控制试验（Fig. 3）。在标准条件下1a与二乙胺反应可以以97%的产率得到酰胺产物5。这一结果验证了硅氧烯酮中间体在反应中的作用，它可以被二乙胺捕获形成5（Fig. 3a）。随后，作者利用¹³C标记的芳酰基硅烷1a-¹³C与亚胺2g反应可以以70%的产率得到β-内酰胺产物3ag-¹³C，其中C1和C2均被标记，这与作者所设想的反应机理一致，即芳酰基硅同时作为反应的卡宾源和CO源（Fig. 3b）。接下来，作者使用Pd(CH₂SiMe₃)₂(cod)、IPr**(1.0 equiv)和芳酰基硅1i反应，成功地分离出了一个关键的硅氧卡宾-钯中间体络合物6，并通过X-射线单晶衍射确定了6的结构。值得注意的是，络合物6应该是一个广受欢迎的带有烷氧卡宾配体的钯络合物（Fig. 3c）。    

（图片来源：Nat. Catal.）

最后，作者基于1a与Pd-IPr络合物的模板反应进行了DFT计算，并提出了此转化可能的反应机理（Fig. 4）：首先，1a中的C(酰基)-Si键与Pd-IPr络合物通过过渡态TS1发生氧化加成，形成络合物INT2，其能垒相对较低(8.5 kcal mol⁻¹)。随后，INT2通过四中心过渡态TS2，以可行的活化势垒(24.1 kcal mol⁻¹)迁移到酰基配体的氧原子上，从而形成卡宾络合物INT3。接下来，通过钯催化1a的脱羰反应产生的CO的配位作用，使INT3（5.2 kcal mol⁻¹）稳定，并形成INT4。INT4随后通过TS3的插羰 (17.2 kcal mol⁻¹)，生成Pd-烯酮络合物INT5，并经历随后的[2+2]环加成得到产物。    

（图片来源：Nat. Catal.）