2022年1月18日，复旦大学青年研究员张展鸣、张俊良教授团队在Chem上发表了一篇题为“Palladium/Xu-Phos-catalyzed enantioselective cascade Heck/remote C(sp²)-H alkylation reaction”的新研究。

研究组使用钯/Xu-Phos作为催化剂，实现了Heck/C(sp²)-H不对称烷基化。张展鸣、张俊良教授为论文通讯作者，博士后许冰为论文第一作者，复旦大学为第一完成单位。

手性螺环骨架广泛存在于天然产物、生物活性分子以及手性配体中，是一类非常重要的中间体，在医药、农药、不对称催化、材料等领域都有着广泛的应用。自上世纪90年代至今，通过Heck/C-H键活化串联反应是快速构建螺环化合物非常高效的一种方法,但其不对称催化是长期困扰化学家的难题。

复旦大学张俊良团队近年来致力于新型手性配体的开发，设计和发展了一类具有刚柔并济，具有配位自适应性的手性配体Sadphos，成功实现了传统配体无法实现的不对称催化反应。其中以许冰博士命名的Xu-Phos在一系列钯催化反应中表现优异（图1）。例如分别实现了不对称还原Heck（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 10373–10377）、Heck/Suzuki偶联反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14653–14659）、Heck/Sonogashira偶联反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2769–2775）以及碳碘化反应（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8110–8115）等，在这些系列工作的基础上，该团队利用独立开发的Xu-Phos配体再次实现了首例不对称Heck/C-H官能团化的串联反应，得到了具有高对映选择性的[5,4]和[5,5]螺手性的化合物（图2）。

图1：钯催化多米诺Heck/C(sp²)-H烷基化反应

图2：手性5,4-和5,5-螺环化合物底物普适性考察

该反应操作简单、底物普适性广（大于80例）、可一步完成含有CB2抑制剂骨架的螺环化合物的合成。同时，利用底物取代基的位置的不同，使用相同的手性配体，可实现了产物对映异构体的调控合成（图3）。值得一提的是，本文通过实验对反应机理进行了更深层次的验证（图4），回答了C(sp²)-H活化、烯烃插入和碳碘键还原消除步骤是否可逆这些基本问题，并为手性螺环化合物的合成提供了一个高效的方法。

图3：官能团位置调控的对映异构体的合成

图4：机理研究

相关工作得到了“十四五”国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备开发”重点专项，国家自然科学基金重点项目、面上项目及青年基金项目，上海市教委重大项目等的大力支持。（来源：科学网）

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.12.019