陆展团队Angew: 钴催化内炔烃的半氢化反应—立体发散性合成E式和Z式烯烃
具有单一立体化学构型的烯烃分子是有机合成中不可或缺的结构单元，在药物合成、农药分子及有机材料等领域均有重要的应用价值。过渡金属催化的炔烃半氢化反应是最高效、原子经济性的合成单一构型烯烃方法之一。因此，发展更加绿色、高效的过渡金属催化剂，实现更加多样化的炔烃半氢化转化一直以来都是化学工作者们努力追求的目标。
目前已报道的过渡金属催化半氢化反应中主要以贵金属催化剂为主。与贵金属相比，以钴为代表的地球丰产过渡金属具有储量丰富、廉价易得和生物兼容性好等优势。根据文献调研，目前钴催化的炔烃半氢化反应的报道主要以单一构型的E式或Z式烯烃产物为主，且不同的配体只能催化实现一种单一构型的烯烃合成。实现立体发散性半氢化的挑战性有以下两点：1，同种催化剂对E式和Z式烯烃的立体差异性识别具有挑战性，2，过度氢化的调控与抑制。针对以上问题，化学系陆展课题组在设计适用于廉价过渡金属铁、钴手性含氮三齿配体及其应用的基础上，利用亚胺喹啉噁唑啉钴催化剂与乙腈的协同催化策略，成功的实现了立体发散性的高选择性E式和Z式烯烃的精准合成(Fig. 1)。
Fig. 1钴催化的内炔烃的立体发散性半氢化反应
作者对亚胺喹啉钴催化剂的位阻进行调节，并通过调节乙腈添加剂的量，实现了一系列高立体选择性的E式和Z式内烯烃的合成。该反应官能团容忍性好，底物范围广，二芳基炔烃，芳基烷基炔烃以及二烷基炔烃均可以进行高选择性的半氢化转化。此外，该催化体系反应条件温和，在常压氢气氛围和室温条件下即可顺利的进行半氢化转化 (Fig. 2)。
Fig. 2底物范围例举
此外，作者通过一系列的机理实验对反应中乙腈添加剂的作用及具体转化过程进行了详细的探究并提出了可能的反应机理 (Fig. 3)。通过对照实验可知E式烯烃的生成是通过Z式烯烃的异构化所得到。通过竞争实验及一系列腈类的对照实验得出乙腈在反应中起到了抑制过度氢化以及调节E/Z选择性的作用。作者通过对反应的催化活性中间体进行质谱分析，成功的检测到了乙腈配位的钴氢及钴烷基活性中间体的分子量。进一步的验证了乙腈在该反应体系中的协同催化作用。最后，作者提出了一种可能的反应机理。
Fig. 3反应机理探究
综上所述，陆展团队利用课题组发展的三齿含氮配体与钴催化剂，在乙腈的协同催化下实现了炔烃的立体发散性半氢化反应，构建了一系列的高立体选择性E式和Z式烯烃。值得注意的是，作者在该反应中首次提出乙腈与钴的协同催化作用对炔烃半氢化E/Z选择性的精准调控策略，这为后续炔烃、烯烃等不饱和烃类的选择性官能团化转化提供了很好的借鉴意义。
这一重要成果近日以“Cobalt-Catalyzed Stereodivergent Semihydrogenation of Alkynes: Synthesis of E- and Z-Alkenes”为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.上。浙江大学化学系任翔博士，陆鹏博士，博士研究生郑成功为文章共同第一作者。本文的其他作者浙江大学化学系王勇教授，浙江大学化学系陆展教授、陆鹏博士为文章通讯作者。感谢分析测试平台的何巧红，吴露玲老师在ESI和NMR测试中提供的帮助。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金，中国博士后科学基金，浙江大学化学前瞻技术中心，浙江大学土壤污染控制与安全国家重点实验室以及南京大学配位化学国家重点实验室等项目的大力支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202511269
课题组链接：https://person.zju.edu.cn/lu
文字：陆展教授课题组
编辑：黄珍珍、邹尔纯