銥/鋅共催化的化學(xué)和對(duì)映選擇性[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)構(gòu)建C-N軸手性吲哚和吡咯化合物

過(guò)渡金屬催化的[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)，由于其高效和原子經(jīng)濟(jì)性且可快速構(gòu)建多取代的六元碳環(huán)和雜環(huán)，在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注。特別是過(guò)渡金屬催化的炔烴分子間或分子內(nèi)不對(duì)稱(chēng)[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)，已被證明是合成一系列含有中心、軸向、平面、螺旋等手性元素的苯環(huán)化合物的有效方法，Tanaka等組在這一領(lǐng)域已經(jīng)做出了許多出色的工作，然而利用該方法構(gòu)建C-N軸手性的研究仍然十分有限且具有挑戰(zhàn)性。2006年Tanaka首次通過(guò)[Rh(COD)2]BF4催化1,6-二炔和炔酰胺的[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)，高對(duì)映選擇性地制備C-N軸手性化合物。并且Hsung課題組利用相同的方法于2007年也報(bào)道了相似的工作。盡管已經(jīng)取得了令人鼓舞的成果，但近二十年來(lái)該領(lǐng)域的一些挑戰(zhàn)性問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決，例如底物范圍有限和反應(yīng)效率低等。此外，大多數(shù)關(guān)于炔烴的不對(duì)稱(chēng)[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)的研究受限于空氣敏感的[Rh(COD)2]BF4的催化劑，缺乏構(gòu)建C-N軸手性的新型催化體系。

含有C-N軸手性的吲哚化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物和手性配體中，受到人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，李興偉課題組利用吲哚炔胺作為C-N軸手性的前體，實(shí)現(xiàn)了Rh(III)-催化的不對(duì)稱(chēng)C-H活化和Pd-催化的膦氫化反應(yīng)，高效、高對(duì)映選擇性的構(gòu)造一系列C-N軸手性的吲哚化合物。最近，徐政虎課題組利用吲哚炔胺實(shí)現(xiàn)了不對(duì)稱(chēng)的Click反應(yīng)，合成一系列C-N軸手性的吲哚三氮唑化合物。

受此啟發(fā)，我?；瘜W(xué)與材料工程學(xué)院錢(qián)鵬程-李龍教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合課題組長(zhǎng)期從事于炔烴的轉(zhuǎn)化和不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)的研究(JACS, 2022, 14, 6981; ACIE, 2023, 62, e202265616)，對(duì)該反應(yīng)體系進(jìn)行了探索。該團(tuán)隊(duì)報(bào)道了首例銥/鋅共催化的化學(xué)和對(duì)映選擇性[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)構(gòu)建C-N軸手性吲哚和吡咯化合物，該工作有效的解決了傳統(tǒng)[Rh(COD)2]BF4在催化不對(duì)稱(chēng)[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)中的不足之處，為該類(lèi)反應(yīng)提供了一種全新的共催化策略。值得一提的是，通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，Zn(OTf)2催化劑是通過(guò)顯著的降低遷移插入的能壘從而顯著的提高該反應(yīng)的產(chǎn)率，這與以往報(bào)道路易斯酸促進(jìn)的氧化加成和還原消除有著很大的不同，相關(guān)論文發(fā)表于Science Advances。

本論文以“Ir/Zn-cocatalyzed chemo- and atroposelective [2+2+2] cycloaddition for construction of C-N axially chiral indoles and pyrroles”為題發(fā)表在《Science Advances》上。溫州大學(xué)為第一通訊單位，第一作者為化材學(xué)院2021級(jí)研究生楊健和2022級(jí)研究生謝中陽(yáng)，我?；膶W(xué)院李龍教授和錢(qián)鵬程教授為通訊作者、以及南昌航空大學(xué)孫青老師共為通訊作者，并得到課題組其他研究生和本科生協(xié)助。為了更好闡明該反應(yīng)的具體機(jī)制，課題組和南昌航空大學(xué)孫青老師團(tuán)隊(duì)合作完成其理論計(jì)算部分。本研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委（21828102）、浙江省自然基金青年項(xiàng)目(LQ23B020002)、溫州市科技局項(xiàng)目（ZY2020027）等資助完成。

論文鏈接：Ir/Zn-cocatalyzed chemo- and atroposelective [2+2+2] cycloaddition for construction of C?N axially chiral indoles and pyrroles. Jian Yang1#, Zhong-Yang Xie1#, Yu-Jie Ye1, Sheng-Bing Ye1, Yi-Bo Wang1, Wen-Tao Wang1, Peng-Cheng Qian*1,4, Ren-Jie Song2, Qing Sun*2, Long-Wu Ye3, and Long Li*1,3,4 Sci. Adv. 2023, 9, eadk170. DOI: 10.1126/sciadv.adk1704.