手性Z式烯烴常見于各種天然產(chǎn)物和生物活性分子中，具有重要的應用價值。相比于E式烯烴，Z式烯烴在熱力學上相對不穩(wěn)定性，導致其合成更具挑戰(zhàn)。為此，科學家們進行了不少有益的嘗試并取得了一些進展，但是更高效的合成方法依然是大家追求的目標。
不對稱催化氫化被認為是最高效的反應類型之一。使用共軛烯炔類型底物，通過烯基不對稱氫化與炔基順式氫化相結(jié)合的連續(xù)反應，可以進一步提高手性Z式烯烴的合成效率。此前張緒穆/王春江教授報道過一例稀有金屬銠催化的不對稱連續(xù)氫化合成手性Z式烯烴的反應，但是金屬銠的獲取難度和昂貴價格等問題使該方法的應用性受到一定限制。相比而言，豐產(chǎn)金屬鈷、鎳、鐵、錳和銅等催化劑因其成本低廉、性質(zhì)獨特而在不對稱氫化領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。其中，鈷催化不對稱氫化反應自Chirik教授的開拓性工作以來更是取得了令人印象深刻的進展。上海交通大學張萬斌團隊長期致力于不對稱氫化領(lǐng)域的研究，在前期工作基礎(chǔ)上，近期使用Ph-BPE-Co(I)催化體系發(fā)展了一種通過共軛烯炔的不對稱連續(xù)氫化反應實現(xiàn)手性Z式烯丙胺精準合成的方法。
條件優(yōu)化顯示，QuinoxP*將反應控制在第一步氫化，而Ph-BPE可以將反應控制在第二步氫化，并選擇性地獲得Z式烯丙基酰胺。在最優(yōu)條件下，作者考察了Ph-BPE-Co(I)催化體系的底物適用范圍。結(jié)果表明，該催化體系對于不同電子性質(zhì)和取代位點的芳基取代的共軛烯炔都能取得較好的結(jié)果，并且對環(huán)狀和鏈狀烷基取代的共軛烯炔也能很好地兼容，以高產(chǎn)率和高對映選擇性得到相應的連續(xù)氫化產(chǎn)物。 氘代實驗和控制實驗支持陽離子型Co(I)/(III)氧化還原催化循環(huán)機理，并指出溶劑甲醇在反應體系中起到活化催化劑前體CoCl(PPh3)3形成陽離子Co(I)物種的作用。DFT計算結(jié)果確定了反應的立體決定步驟（SDS），并揭示了該催化體系為何能夠?qū)崿F(xiàn)三步氫化反應的選擇性控制。三步氫化的活化能呈階梯式上升（24.2 kcal/mol，25.2 kcal/mol，30.2 kcal/mol），因此可通過調(diào)節(jié)氫氣壓力或反應時間在第二步氫化反應后選擇性地終止反應進程。此外，作者還通過對第二步氫化反應決速步的過程分解比較了Ph-BPE和QuinoxP*兩種配體對催化反應活性的影響差異，發(fā)現(xiàn)酰胺羰基從鈷中心上解離的難易程度是導致二者催化活性區(qū)別的關(guān)鍵因素。 在該工作中，張萬斌團隊開發(fā)了一種鈷催化不對稱連續(xù)氫化反應精準構(gòu)建手性Z式烯丙胺的有效方法。利用Ph-BPE-Co(I)為催化劑，甲醇為溶劑，不同取代的共軛烯炔底物可以高活性（up to 1000 S/C）和高對映選擇性（98.5-99.9% ee）地轉(zhuǎn)化為相應的氫化產(chǎn)物。結(jié)合氘代實驗、控制實驗、HRMS表征和DFT計算，提出了陽離子型Co(I)/Co(III)氧化還原催化循環(huán)機理，解釋了該催化體系為何能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性的精確控制，并闡明了Ph-BPE-Co和QuinoxP*-Co催化活性差異的原因。 論文信息 Precise Synthesis of Chiral Z-Allylamides by Cobalt-Catalyzed Asymmetric Sequential Hydrogenations Yanhua Hu,+ Yashi Zou,+ Huiwen Yang, Haotian Ji, Yue Jin, Zhenfeng Zhang,* Yangang Liu, and Wanbin Zhang* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202217871
