张绪穆团队在不对称联烯一炔环异构化反应领域取得进展

　　近日，南方科技大学化学系张绪穆教授课题组、钟龙华副教授课题组与武汉大学吕辉副教授合作，在过渡金属催化的不对称环异构化领域取得重要进展，首次实现了Rh催化的不对称1,6-联烯-炔环异构化反应，并对该反应机理进行了系统研究。这项成果发表在国际一流综合期刊《自然-通讯》（Nature Communications，IF = 12.353）上，南方科技大学为第一通讯单位。

　　过渡金属催化的分子内联烯-炔的环异构化反应是一种从简单的链状底物高效、高原子经济性构建复杂环系的优势方法之一，因此一直是有机化学的研究热点。先后有多个国际著名课题组（如Toste, Malacria, Baeckvall, Mukai, Sato等）对其进行了深入研究，发展了一系列高效的催化体系(包括Au, Pt, Rh, Ru, Pd, Co等)，然而目前尚无不对称联烯-炔环异构化反应报道。

　　张绪穆教授课题组自2000年起长期关注过渡金属催化的不对称环异构化反应研究，在Rh催化的不对称烯炔环异构化方面做出了系统的贡献，发展了一系列高效、高选择性的催化体系，并被广泛应用于复杂天然产物的合成中，因此被命名为“Zhang Enyne Cycloisomerizations”。继2016年成功实现（E）-1,6-烯炔不对称环异构化后，课题组进一步将该反应拓展至1,6-联烯-炔底物，成功发展了Rh(I)-SegPhos-PCy3催化体系，首次实现1,6-联烯-炔不对称环异构化反应，该反应通过新颖的5-exo-dig环化，可高效、高选择性制备一类具有氮杂5/6环系产物。值得一提的是，该反应也可适应于联烯末端含环状片段的底物，可一步制备高度挑战性的5/6/6或5/6/5环系产物，在复杂天然产物和药物合成中具有潜在的应用价值。

　　在此基础上，他们对该反应机理进行了系统的理论计算研究。结果表明，该反应经过一条不同寻常的环化途径，即Rh正离子作为π酸活化炔基，经5-exo-dig环化形成5/3并环Rh卡宾中间体，随后经一系列扩环、Rh辅助的C-H键活化/烯基异构化、C-C键活化、还原消除等过程完成催化循环，得到目标产物。在该过程中C-H键活化/烯基异构化过程是决速步骤，同位素标记实验也正是了这一点。该研究不仅首次实现了Rh（I）催化的不对称联烯-炔环异构化反应，展现了Rh（I）独特的催化活性和应用价值，理论计算研究也为此类反应提供了新的认识，为新的催化体系的设计提供了依据。

　　本项研究得到了国家自然科学基金委员会、南方科技大学化学系和深圳格拉布斯研究院、武汉大学、中南大学等单位在科研工作和项目经费上的支持。

　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08900-z