过渡金属催化的交叉偶联在学术和工业环境中都有广泛的应用。一直以来，在形成C-C键的反应方面取得了重大进展。C-Si偶联虽然也已实现，但发展依然缓慢。锗是第三种元素，电负性和半径与硅相似，与碳不同。迄今为止，氯锗烷的亲电交叉偶联形成C-Ge键这种化学反应仍未得到探索。鉴于最近发现氯锗烷可以氧化加成到富含电子的铂络合物上，作者便设计通过廉价金属催化来实现C-Ge键的交叉偶联。
近日，兰州大学舒兴中教授报道了首例镍催化条件下碳亲电子试剂与R3Ge-Cl的偶联反应，为高价值有机锗的合成提供了新的思路。
条件筛选：作者开始研究芳基三氟甲磺酸酯 1a与氯锗烷 2a的交叉偶联反应。经过多次试验，作者发现在DMF中NiCl2、tBu-terpy和Mn的组合给出了最好的结果，反应以97%的分离产率得到了3a。
底物拓展：在优化条件下，作者研究了反应的范围。一系列芳基三氟甲磺酸酯都具有较好的反应性，可以以良好的收率得到所需的产物。反应效率受空间位阻的影响，这可以通过使用Ar-Br作为偶联试剂来解决。值得注意的是，各种杂芳基底物以及格氏敏感基团都能兼容。同时，该方法耐受传统的交叉偶联试剂，包括硼，锡和硅等官能团。
当使用烯基亲电试剂时，反应产率较低。这种限制可以通过将配体更改为MeO2C-terpy来解决。因此，该方法为链烯基锗烷的合成提供了一种新的方法。
随后作者考察了R3Ge-Cl的范围。结果表示：更长的烷基取代的氯锗烷是可以耐受的。反应似乎对位阻取代基敏感（3a vs 3aj）。一个或两个苯基的存在是可以兼容的，但Ph3GeCl没有得到任何所需的产物。烯基氯锗烷反应得到78%的收率。一级，二级氯锗烷没有得到产物。
合成应用：如图所示，在作者优化的条件下，可以将锗成功的安装到生物活性分子中，这为药物发现提供了一条创新途径。其次，作者发现在钯催化下，Ar-GeMe3 很容易与芳基碘进行交叉偶联反应。该反应对Ar-Ge具有高度化学选择性。在溴化反应和金催化的交叉偶联中也观察到相同的选择性。
机理研究：Ni(0)与芳基三氟甲磺酸酯1f和氯锗烷2f的化学计量反应表明，大部分Ni(0)在24小时后被芳基三氟甲磺酸酯消耗，表明Ni(0)首先与芳基三氟甲磺酸酯反应，然后与氯锗烷偶联。随后作者制备了Ar-Ni(II)Br，它与2a的反应得到目标产物，该结果与预期一致。此外，Ar-Ni(II)Br与2a的反应以68%的产率（含Mn）和0%的产率（不含Mn）得到3g表明Ar-Ni(II)Br 被还原为Ar-Ni(I)与Ge-Cl反应。
为了了解该反应是否涉及自由基过程，作者进行了一系列对照实验。(1) 在迈克尔受体存在下，反应不会产生任何自由基捕获副产物。(2)环丙烷基底物2m的反应以62%的产率得到了偶联产物23，没有观察到任何开环副产物。这些结果表明R3Ge-Cl不是通过自由基过程激活的。
基于上述结果作者提出了一种催化循环，Ar–X氧化加成到Ni(0)，然后用Mn还原，得到亲核Ar–Ni(I)。它与R3Ge-Cl的反应可以得到C，其经过还原消除得到所需的产物3。
总结：舒兴中教授发展了一种镍催化芳基/烯基亲电试剂与氯锗烷的还原偶联反应。该反应在温和条件下进行，合成了具有高分子多样性的有机锗烷。最后，作者表示他们实验室正在进一步扩展C-Ge的偶联反应。
参考文献：10.1002/anie.202112876
