上海有机所在可见光/钴协同催化醛与炔丙基碳酸酯的不对称还原偶联方面取得研究进展
文章来源：上海有机化学研究所 | 发布时间：2023-08-21 | 【】 【】
炔烃易于转化成多种官能团，因此向有机分子催化不对称引入炔丙基是有机合成中重要的碳碳键形成反应。虽然近些年来金属催化利用消旋炔丙基前体通过亲电的炔丙基金属中间体与亲核试剂的立体汇聚式反应有很大发展，尤其是镍、钯催化的不对称炔丙基化反应，但通过极性翻转的策略产生亲核的炔丙基金属中间体，进而与亲电试剂，尤其是醛的不对称反应尚无先例报道。目前醛的催化不对称炔丙基化反应主要通过与预先制备的有机硼、有机硅、有机锡等试剂的反应，然而能引入的炔丙基种类有限，有机金属试剂前体往往需要多步合成。因此发展利用丰产金属钴催化，通过手性配体的调控，利用简单易得的炔丙基前体，实现立体汇聚式地不对称炔丙基化反应，构建一系列多样化的手性高炔丙醇是非常必要的。
图：可见光/钴协同催化醛的不对称还原炔丙基化反应
中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室的孟繁柯课题组一直致力于钴催化的不对称反应的研究。在前期的研究中，孟繁柯课题组发展了一系列钴催化新型不对称反应（angew. chem. int. ed. 2019, 58, 11049 –11053；angew. chem. int. ed. 2021, 60, 2694–2698；cell reports physical science 2021, 2, 100406；j. am. chem. soc. 2021, 143, 12755–12765; j. am. chem. soc. 2022, 144, 5233–5240; angew. chem. int. ed. 2022, 61, e202205624; j. am. chem. soc. 2023, 145, 3588–3598；angew. chem. int. ed. 2023, 62, e202219257）。在前期的研究中，该课题组利用极性翻转策略和锰粉还原体系，发展钴催化通过烯丙基自由基的醛的不对称还原烯丙基化反应，立体汇聚式地合成了一系列高烯丙醇。在此基础上，该课题组在利用光致还原体系与钴催化相结合，发展了可见光/钴协同催化的醛的不对称还原炔丙基化反应，立体汇聚式地构建了一系列高炔丙醇化合物，取得了新的研究进展。（nat. commun. 2023, 14, 4825）
孟繁柯课题组发现，利用可见光诱导的还原体系产生一价钴活性物种，与消旋的炔丙基碳酸酯发生氧化加成，通过炔丙基自由基中间体，产生两种非对映体的炔丙基三价钴中间体，并会快速发生互变异构产生联烯基三价钴中间体，进一步单电子还原产生两种异构体的联烯基二价钴，其中一种非对映体联烯基二价钴中间体与醛发生立体选择性地加成，实现立体汇聚式的高炔丙醇的合成。通过与华中师范大学的张之涵研究员dft计算化学合作，阐明了炔丙基与联烯基钴中间体互变异构以及单电子还原过程能垒很低，与醛的加成是立体决定和速率决定步。通过机理实验也证实了反应通过了炔丙基或联烯基自由基中间体。产物经过进一步转化，合成一系列其它方法很难得到的多官能团化的手性醇砌块。
此项工作由有机所博士生王垒、硕士生林垂毅完成。该研究得到科技部、国家自然科学基金委、上海市科委、中国科学院、上海有机所和金属有机化学国家重点实验室的大力资助。
