在過去的二十年間，過渡金屬引導的交叉偶聯反應可以說是蓬勃發展。其中，例如諾獎級成果，Suzuki偶聯，Lam-chen偶聯，烏爾曼反應，Buchwald?Hartwig 偶聯反應等，都獲得巨大成功。但是關于機理，卻僅僅有一小部分的金屬被研究的較為透徹。
Pd 作為經典過渡金屬催化的代表，毫無疑問，在反應中涉及的變化被研究的非常透徹，然而，有關我最愛的Ni的機理，卻依舊報道較少。
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首先鹵代烴2與零價鈀1進行氧化加成，Pd(0)物種氧化為Pd(II)，與堿作用下，生成強親電性的有機鈀中間體3。同時芳基硼酸與堿作用生成酸根型配合物四價硼酸鹽中間體6，具親核性，與4作用生成8。最后8經還原消除，得到目標產物9以及催化劑1。完成一個循環。但這僅僅是針對于Pd的反應，還有更多的過渡金屬需要被研究。Ni的應用范圍并不遜色于Pd,但是近些年來，很少有專門針對Ni進行機理研究。近日，蘇黎世聯邦理工學院的 Bill Morandi 教授，以Buchwald?Hartwig交叉偶聯反應為例，深入研究Ni參與的C-N鍵偶聯研究，并通過動態H-NMR，拿到了反應涉及到的中間體的單晶（佩服佩服，這都能拿到單晶），通過X-ray表征，闡述了Ni在整個催化過程，涉及到的變化。為Ni在之后許多反應中機理研究提供了較為清晰的借鑒意義。該成果發表于
《ACS Catalysis》（https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c00393）
對于Pd涉及的Buchwald?Hartwig交叉偶聯反應，相關機理與傳統并沒有差別， 氧化加成與還原消除依舊 是貫穿機理的核心。受此影響，作者就設想Ni的機理途徑是否也與此相同。但是，Ni的氧化加成普遍有兩種形式，一種是Ni(0)-Ni(II),另一種為Ni(I)-Ni(III)，相較于后者，前者的氧化加成，涉及到的能量較低，因此可能處于優勢態，Ni(0)的氧化勢壘較低，而Ni(II)還原消除勢壘較高，這是許多交叉反應不能發生的重要原因，無法得到偶聯產物。--------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------作者以常見的Ni(COD)2 為Ni(0)來源，以芳基硫醚和二級胺為起始原料，試圖通過Buchwald?Hartwig偶聯，得到C-N產物。意外的是，Ni(0)竟然能夠完成催化反應，通過對配體，堿的種類，溶劑，劑量等條件篩選，作者發現了其中最優條件。--------------------------------------------------------------------
隨后作者考察了針對硫醚和胺類物質的底物適用性的測試，無論是吸電子還是給電子基團取代，芳香胺與烷烴胺都能有較好的產率和選擇性。
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首先，作者設想 Ni(0)-雙齒dcype 配體 能夠發生類似于Pd 扦插氧化加成反應，引起C-S斷裂，芳基與S-Me能夠分別加成到Ni(0)中心來，通過只添加硫醚底物，成功拿到了反應涉及的中間體5，P譜和X-ray單晶衍射證實了確實發生了氧化加成，Ni(II)物種生成。
隨后，通過拿到的Ni(II)物種5，與拔氫后的胺鹽發生配體解離與交換，金屬陽離子奪取并解離S-Me，胺類基團與之交換，產物還原前驅體9，最后經過還原消除得到產物 二苯基甲胺3cp。所有中間體，都能通過實驗拿到純品，并且也都得到了單晶證實。
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總結下，這篇文章已經成功地發展了一個廣泛的適用于Buchwald?Hartwig的反應，使用芳基硫醚作為鎳下的偶聯劑催化。這一關鍵的發現有助于解釋:鎳催化氧化態交叉耦合反應。強有力的支持已經提出對于Ni(0) - Ni(II)通路。在更廣泛的背景下，相信這些 發現 將 有助于 開發 新的Ni涉及的交叉反應。
