近日醫(yī)化學院童曉峰團隊在《Nature Communications》發(fā)表研究論文“Transition from Kwon [4+2]- to [3+2]-cycloaddition enabled by AgF-assisted phosphine catalysis”。這是該團隊繼今年年初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構的親電試劑來形成具有獨特反應性能的鏻正—烯醇負兩性離子中間體A1-A5 (圖-1a),。在此研究工作中,，該小組獨辟蹊徑，采用AgF添加劑對這些傳統(tǒng)兩性離子中間體進行改造,，從而獲得全新反應性,。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,，該團隊針對2-取代聯(lián)烯酸酯1應用了AgF-協(xié)助策略,。早在2003年加州理工的Kwon教授就報道了聯(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。在非常類似的反應條件下,，僅僅是加入當量的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)加成反應有著非常優(yōu)秀的底物普適性,、高立體選擇性等優(yōu)點。

圖-2：反應機理研究

反應機理研究表明,，AgF添加劑的威力主要來自于Ag+與氧負離子,、F-和鏻正離子之間的強親和力，由此能夠高效的把兩性離子中間體A3轉化成氟膦烷—烯醇銀中間體INT2 (圖-2a),。Ag+能夠進一步發(fā)揮其Lewis酸性質,，促使與亞胺的Mannich反應從原來的γ位轉移到α位。另外,，氟膦烷結構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域取得的一個巨大突破,，為該領域提供了全新的發(fā)展策略。

本研究工作的實驗部分主要由錢金龍博士完成,，理論計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,，臺州學院是唯一的通訊單位。該項研究得到了國家自然科學基金的支持,。

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