炔烴易于轉(zhuǎn)化成多種官能團，因此向有機分子催化不對稱引入炔丙基是有機合成中重要的碳碳鍵形成反應(yīng)。雖然近些年來金屬催化利用消旋炔丙基前體通過親電的炔丙基金屬中間體與親核試劑的立體匯聚式反應(yīng)有很大發(fā)展，尤其是鎳、鈀催化的不對稱炔丙基化反應(yīng)，但通過極性翻轉(zhuǎn)的策略產(chǎn)生親核的炔丙基金屬中間體，進而與親電試劑，尤其是醛的不對稱反應(yīng)尚無先例報道。目前醛的催化不對稱炔丙基化反應(yīng)主要通過與預(yù)先制備的有機硼、有機硅、有機錫等試劑的反應(yīng)，然而能引入的炔丙基種類有限，有機金屬試劑前體往往需要多步合成。因此發(fā)展利用豐產(chǎn)金屬鈷催化，通過手性配體的調(diào)控，利用簡單易得的炔丙基前體，實現(xiàn)立體匯聚式地不對稱炔丙基化反應(yīng)，構(gòu)建一系列多樣化的手性高炔丙醇是非常必要的。  

　圖：可見光/鈷協(xié)同催化醛的不對稱還原炔丙基化反應(yīng)

　　中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室的孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱反應(yīng)的研究。在前期的研究中，孟繁柯課題組發(fā)展了一系列鈷催化新型不對稱反應(yīng)（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，該課題組利用極性翻轉(zhuǎn)策略和錳粉還原體系，發(fā)展鈷催化通過烯丙基自由基的醛的不對稱還原烯丙基化反應(yīng)，立體匯聚式地合成了一系列高烯丙醇。在此基礎(chǔ)上，該課題組在利用光致還原體系與鈷催化相結(jié)合，發(fā)展了可見光/鈷協(xié)同催化的醛的不對稱還原炔丙基化反應(yīng)，立體匯聚式地構(gòu)建了一系列高炔丙醇化合物，取得了新的研究進展。（Nat. Commun. 2023, 14, 4825）  

　　孟繁柯課題組發(fā)現(xiàn)，利用可見光誘導(dǎo)的還原體系產(chǎn)生一價鈷活性物種，與消旋的炔丙基碳酸酯發(fā)生氧化加成，通過炔丙基自由基中間體，產(chǎn)生兩種非對映體的炔丙基三價鈷中間體，并會快速發(fā)生互變異構(gòu)產(chǎn)生聯(lián)烯基三價鈷中間體，進一步單電子還原產(chǎn)生兩種異構(gòu)體的聯(lián)烯基二價鈷，其中一種非對映體聯(lián)烯基二價鈷中間體與醛發(fā)生立體選擇性地加成，實現(xiàn)立體匯聚式的高炔丙醇的合成。通過與華中師范大學(xué)的張之涵研究員DFT計算化學(xué)合作，闡明了炔丙基與聯(lián)烯基鈷中間體互變異構(gòu)以及單電子還原過程能壘很低，與醛的加成是立體決定和速率決定步。通過機理實驗也證實了反應(yīng)通過了炔丙基或聯(lián)烯基自由基中間體。產(chǎn)物經(jīng)過進一步轉(zhuǎn)化，合成一系列其它方法很難得到的多官能團化的手性醇砌塊。  

　　此項工作由有機所博士生王壘、碩士生林垂毅完成。該研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、中國科學(xué)院、上海有機所和金屬有機化學(xué)國家重點實驗室的大力資助。