【人物与科研】南科大舒伟课题组Org. Lett.：镍催化炔烃的区域和立体选择性烷基-炔基化反应合成Z-1,3-烯炔
导语
共轭1,3-烯炔广泛存在于天然产物、药物和功能材料的结构片段中，它们也是各种官能团的前体和构建分子复杂性的通用中间体。目前共轭1,3-烯炔的合成已取得不错进展，但是仍存在一些明显的不足。另外，相比E式1,3-烯炔的合成，立体选择性合成能量更高的Z式1,3-烯炔存在更大挑战。因此，南方科技大学舒伟课题组在镍催化不饱和烃的立体选择性转化的前期工作基础上（Org. Lett. 2020, 22, 6203-6208、Nat. Commun. 2021, 12, 928、Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 1599-1604、Nat. Commun. 2021, 12, 2771），报道了镍催化炔烃与烯酮和炔基硅酯（或末端炔烃）的分子间交叉偶联来合成1,3-烯炔化合物的策略（图1）。该策略使用低毒性的炔基硅试剂或者末端炔作为炔基化试剂，在温和条件下反应获得具有独特Z构型的1,3-烯炔类化合物。相关研究结果近期发表在化学领域期刊Organic Letters（DOI: 10.1021/acs.orglett.1c0172）上。
舒伟研究员简介
舒伟博士，研究员、课题组长、博士生导师，本科毕业于南开大学，获理学、经济学双学士学位；博士毕业于中国科学院上海有机化学研究所，师从麻生明研究员和贾国成教授，获中科院院长优秀奖；博士毕业后分别于苏黎世大学、普林斯顿大学和麻省理工学院从事博士后和研究工作；2018年5月加入南方科技大学化学系开展独立研究。舒伟博士入选国家海外高层次人才引进计划、广东省重大人才工程“珠江人才计划”青年拔尖人才、广东省优粤人才、深圳市海外高层次人才（“孔雀计划”B类），Thieme Chemistry Journals Award（2021）。迄今为止，舒伟博士在Nat. Commun.、JACS、ACIE等国际一流期刊发表论文32篇，其中ACIE 8篇、JACS 3篇、Nature Commun. 3篇、ACS Catal. 3篇，申请和授权专利5项。研究领域涉及可见光催化、过渡金属催化、不对称催化、微流体化学、自由基化学、药物化学等。目前课题组在不对称催化、第一过渡系金属催化、可见光催化等绿色催化合成领域取得良好积累和多项成果，课题组诚聘博士后、研究助理和访问学生数名，共同奋斗和成长，联系方式：shuw@sustech.edu.cn。
图1. 镍催化分子间炔烃的烷基炔基化策略合成1,3-烯炔
（来源：Organic Letters）
前沿科研成果
钯催化共轭二烯与吡唑的不对称氢胺化反应
在经过系统的条件优化后，作者发现使用NiI2（10 mol%）作为催化剂，锌（30 mol%）作为催化量的还原剂，甲醇（5 μL）作为添加剂，二甲基甲酰胺（0.1 M）为溶剂，在室温条件下苯乙炔、烯酮和三甲基硅基炔基三甲基硅酯可以顺利发生苯乙炔的立体选择性烷基炔基化反应，以89%的分离收率得到Z-1,3-烯炔产物。
在得到反应的最优条件后，作者对三组分交叉偶联的底物适用范围进行了考察。各种具有不同的取代基（如吸电子、给电子或稠芳环）或是杂芳环的芳基乙炔，都能以中等至良好的收率得到目标产物。不同取代模式的开链烯酮、烯醛及各种环状烯酮都可以以中等到良好的收率得到目标产物。芳基、烷基、硅基取代的炔基硅酯也能以良好的收率得到相应的Z-1,3-烯炔产物（图2）。
图2. 三组分交叉偶联的代表性底物
（来源：Organic Letters）
接下来，作者对两组分交叉偶联的底物适用范围也进行了研究。反应可以兼容各种取代模式的苯乙炔和杂芳基乙炔，同时对各种烯酮和烯醛具有很好的兼容性，以中等到良好的收率得到Z构型的1,3-烯炔产物（图3）。
图3. 两组分交叉偶联的代表性底物
（来源：Organic Letters）
作者通过一系列氘代实验对反应机理进行了系统研究，并提出了以下可能的反应机理（图4）。
图4. 可能的反应机理
（来源：Organic Letters）
综上所述，舒伟课题组发展了镍催化端炔、α,β-不饱和羰基化合物、炔烃或炔基硅酯分子间交叉偶联反应高效合成共轭1,3-烯炔化合物。该反应从稳定易得和低毒性的原料出发，在室温条件下通过炔烃的区域和立体选择性的烷基炔基化反应，以独特的Z式选择性在羰基的β-位引入三取代的1,3-烯炔。
实验工作由本科生研究助理肖楠、博士后詹益周和2020级博士研究生蒙欢共同完成。论文通讯作者为南方科技大学舒伟研究员。研究工作得到了国家自然科学基金（21801126和21971101）、广东自然科学基金（2019A1515011976）、广东省珠江人才计划（2019QN01Y261）、广东省催化重点实验室（2020B121201002）的经费支持。此外，南方科技大学的常晓勇博士对化合物7l（CCDC 2086578）进行了单晶数据分析。