近日醫(yī)化學(xué)院童曉峰團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》發(fā)表研究論文“Transition from Kwon [4+2]- to [3+2]-cycloaddition enabled by AgF-assisted phosphine catalysis”,。這是該團(tuán)隊(duì)繼今年年初Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e20231518之后在AgF協(xié)助叔膦催化研究發(fā)表的第二篇高水平論文,。

在叔膦催化近70年的研究歷史中，其核心的發(fā)展策略是利用不同結(jié)構(gòu)的親電試劑來形成具有獨(dú)特反應(yīng)性能的鏻正—烯醇負(fù)兩性離子中間體A1-A5 (圖-1a),。在此研究工作中,，該小組獨(dú)辟蹊徑，采用AgF添加劑對(duì)這些傳統(tǒng)兩性離子中間體進(jìn)行改造,，從而獲得全新反應(yīng)性,。具體的研究思路如圖-1b所示。

圖-1：研究背景和研究思路

在此研究工作中,，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)2-取代聯(lián)烯酸酯1應(yīng)用了AgF-協(xié)助策略。早在2003年加州理工的Kwon教授就報(bào)道了聯(lián)烯酸酯1與亞胺2在叔膦催化下發(fā)生的[4+2]環(huán)加成反應(yīng),。在非常類似的反應(yīng)條件下,，僅僅是加入當(dāng)量的AgF添加劑，聯(lián)烯酸酯1與亞胺2之間發(fā)生的卻是[3+2]環(huán)加成,。更值得指出的是,，該全新的[3+2]環(huán)加成反應(yīng)有著非常優(yōu)秀的底物普適性,、高立體選擇性等優(yōu)點(diǎn)。

圖-2：反應(yīng)機(jī)理研究

反應(yīng)機(jī)理研究表明,，AgF添加劑的威力主要來自于Ag+與氧負(fù)離子,、F-和鏻正離子之間的強(qiáng)親和力，由此能夠高效的把兩性離子中間體A3轉(zhuǎn)化成氟膦烷—烯醇銀中間體INT2 (圖-2a),。Ag+能夠進(jìn)一步發(fā)揮其Lewis酸性質(zhì),，促使與亞胺的Mannich反應(yīng)從原來的γ位轉(zhuǎn)移到α位。另外,，氟膦烷結(jié)構(gòu)也有利于提高中間體INT2的親核性(圖-2b),。AgF還起到了炔烴氫胺化反應(yīng)的催化劑作用，使得最后的環(huán)化過程能夠順利完成(圖-2c),。

該研究成果是在有著悠久歷史的叔膦催化研究領(lǐng)域取得的一個(gè)巨大突破,，為該領(lǐng)域提供了全新的發(fā)展策略。

本研究工作的實(shí)驗(yàn)部分主要由錢金龍博士完成,，理論計(jì)算部分由周曉雨博士完成,。周曉雨博士和童曉峰教授為該論文的通訊作者，臺(tái)州學(xué)院是唯一的通訊單位,。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持,。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51295-9。