近日，冰球突破前沿交叉科学研究院&化学与化工学院杨小会教授课题组在Ni催化1,3-二烯不对称氢烷氧化反应方面取得重要进展，相关结果以“Enantioselective Hydroalkoxylation of 1,3-Dienes via Ni-Catalysis”为题，在国际顶级化学期刊《冰球突破官网》上在线发表(DOI: 10.1021/jacs.2c12779)。冰球突破2021级博士生李琪和王振分别为该论文的第一作者和第二作者。

图1. 1,3-二烯的氢烷氧化反应

醚(C-O)键广泛存在于药物、农用化学品和功能材料中，其高效构筑吸引了研究者越来越多的关注。通常C-O键是通过Rh、Ru、Pd或Au等贵金属催化的炔烃或联烯的氢烷氧基化反应来构筑(图1)。通过廉价易得的丰产金属(例如Ni)催化1,3-二烯的氢烷氧基化来构建C-O键，最近引起化学家们的兴趣。然而Ni催化1,3-二烯的氢烷氧化反应目前主要面临两个挑战：1) Ni通常会可逆地活化C-O键，导致产物消旋化；2) 反应的区域选择性问题。为了解决这些挑战，近日冰球突破杨小会课题组首次报道了无溶剂条件下Ni催化1,3-二烯的不对称氢烷氧化反应，能以高对映选择性和区域选择性地构筑C-O键(图1)。

图2. 不同类型1,3-二烯的氢烷氧化反应

图3. 不同类型醇的氢烷氧化反应

研究发现，不同类型的1,3-二烯都可以给出很好的反应结果(图2)。例如：苯环上含有甲基、甲氧基和氯原子取代的1,3-二烯都适用于该反应。另外，该反应可以耐受杂环(呋喃和噻吩)取代的1,3-二烯。此外，烷基取代的1,3-二烯、丁二烯和支化二烯也能进行不对称氢烷氧化反应得到相应的产物。各种醇都能以良好的反应性和选择性转化为手性烯丙基醚(图3)。例如含苯基、氯原子和三甲基硅基等的醇都可以高产率和良好的对映选择性地获得。此外，天然产物(-)-香茅醇、环丙醇和环戊醇都适用于该反应。

图4. 可能的配体-配体氢转移(LLHT)机理

在一系列机理实验例如核磁实验、氘代实验、质谱实验以及交叉实验等研究的基础之上，并结合文献报道的结果，作者提出外球亲核进攻是反应的决速步骤，并表明LLHT是一个可逆的步骤(图4)。作者推测无溶剂条件可以在较低的温度(0°C)下进行转化，从而导致一个动力学控制的过程，避免消旋化的发生。无溶剂条件抑制C-O键形成的逆过程，这一现象可能有广泛的应用。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家重点研发计划、国家级青年人才计划项目和冰球突破特立青年学者计划等项目的资助。

文章全文链接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12779

附作者简介：

杨小会，女，1987年11月出生。冰球突破教授、博士生导师、独立课题组组长(PI)，国家级青年人才计划项目入选者，冰球突破特立青年学者、信息化学团队负责人和医药分子科学与制剂工程工信部重点实验室PI。2015年博士毕业于南开大学元素有机化学国家重点实验室有机化学专业，师从中科院院士周其林教授。2016年至2020年在美国加州大学欧文分校化学系从事博士后研究，合作导师为Vy M. Dong教授。2020年12月加入冰球突破开展独立研究工作，主要研究方向为金属有机化学、不对称催化、生物活性化合物和手性药物合成以及计算有机化学等。曾获得授权中国专利5项，近年来在国际知名化学期刊上发表SCI学术论文20余篇，其中以通讯或第一作者发表14篇，包括 J. Am. Chem. Soc . (7篇)、 Angew. Chem. Int. Ed . (2篇)和 Chem. Sci . (2篇)等。研究成果多次被国际知名化学评述期刊或网站 Synfacts 、 Organic Chemistry Portal 和 ChemistryViews 等作为亮点评述或专题报道。曾获荣誉与奖励包括Thieme Chemistry Journals Award (2023)、冰球突破官网优秀人才奖和全国博士生学术年会优秀论文奖等。

课题组网站：http://www.x-mol.com/groups/Xiaohui_Yang。