α,β-不飽和羰基化合物的選擇性氫化是一類重要的反應(yīng)。在自然界中，烯醇還原酶可以選擇性地將α,β-不飽和化合物的C-C雙鍵還原，這一反應(yīng)在脂肪酸的生物合成中扮演著重要的角色。在有機(jī)合成中，這類反應(yīng)通常需要過渡金屬參與或者需要當(dāng)量的金屬氫試劑。無過渡金屬參與的有機(jī)催化體系可以避免純化分離上的問題，并且有利于新的反應(yīng)途徑的發(fā)展。因此，在最近幾年里，化學(xué)工作者發(fā)展了許多有機(jī)催化體系來實(shí)現(xiàn)無金屬參與的還原反應(yīng)。不飽和羰基化合物可以采用路易斯堿性加成，隨后水解的方法來進(jìn)行還原，在這方面，烷基磷或者氮雜環(huán)卡賓化合物具有良好的活性及化學(xué)選擇性。然而，這些反應(yīng)仍舊需要當(dāng)量的昂貴且活潑的試劑。最近，德國萊布尼茨催化研究所Thomas Werner課題組設(shè)想采用“磷氧化還原循環(huán)”策略實(shí)現(xiàn)了無金屬催化的還原反應(yīng)。其中，活性磷試劑可以由還原劑再生，從而可以實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.201912991）。值得注意的是，這一策略也被用于α-酮酸酯、硝基芳基、磺酰氯的脫氧反應(yīng)及催化Staudinger反應(yīng)中。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
首先，作者采用富馬酸二乙酯1a為模板底物進(jìn)行條件優(yōu)化（Table 1）。通過對催化劑、催化劑當(dāng)量、溶劑、添加劑等反應(yīng)條件的優(yōu)化，作者確定了反應(yīng)的最優(yōu)反應(yīng)條件為：3a為催化劑、苯基硅烷為氫源、H2O為質(zhì)子源、甲苯為溶劑，底物于80 ℃下反應(yīng)24 h，最終以>99%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
確定最優(yōu)反應(yīng)條件后，作者隨后對反應(yīng)的底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 2）。許多馬來酸酯或富馬酸酯均能以良好的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。非活化的端烯在反應(yīng)中保持惰性，進(jìn)一步說明了反應(yīng)對于活化烯烴具有選擇性。另外，三取代的活化烯烴也能參與到反應(yīng)中。其他吸電基團(tuán)，如羰基、酰胺等也能很好地活化烯烴得到相應(yīng)產(chǎn)物。芳基氯、芳基碘、氰基及硝基等官能團(tuán)均能兼容反應(yīng)條件。對于單取代的活化烯烴（如肉桂酸酯），收率卻較低。有趣的是，丙烯酸酯類底物能以中等到良好的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物。另外，炔烴也能以高收率被還原為相應(yīng)烷烴。作者隨后采用更加廉價(jià)的聚甲基氫硅氧烷對反應(yīng)中的硅源進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，反應(yīng)最終也能以99%的收率得到產(chǎn)物。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
最后，作者對反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了探索（Scheme 4）。反應(yīng)機(jī)理具體可以分為四步：氧化膦還原、邁克爾加成、葉立德形成和水解。作者首先通過原位核磁確定了三價(jià)膦的存在，隨后通過氘代實(shí)驗(yàn)推測反應(yīng)中的氫均來自于水。最后，作者提出了反應(yīng)的催化循環(huán)：首先，硅烷還原氧膦為三價(jià)膦；然后，三價(jià)膦對活化烯烴進(jìn)行可逆的邁克爾加成；隨后，通過質(zhì)子化/去質(zhì)子化過程產(chǎn)生葉立德中間體；最后，葉立德中間體被水解生成產(chǎn)物。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
小結(jié)：Thomas Werner課題組發(fā)展了有機(jī)催化體系實(shí)現(xiàn)了活化烯烴的還原反應(yīng)，并通過后期機(jī)理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了“磷氧化還原循環(huán)”策略。反應(yīng)的反應(yīng)官能團(tuán)耐受性高，這種策略對于一些當(dāng)量反應(yīng)有著很好的啟發(fā)作用。
