固體表面物理化學國家重點實驗室葉龍武教授課題組在基於炔烴的手性有機酸催化研究方面取得突破進展，相關研究成果以“Asymmetric dearomatization catalyzed by chiral Brønsted acids via activation of ynamides”發表於《自然•化學》（Nature Chemistry，2021，DOI: 10.1038/s41557-021-00778-z）。
近日，2021年諾貝爾化學獎頒給了德國化學家本傑明·利斯特（Benjamin List），以及美國化學家大衛-W.C.麥克米倫（David W.C. MacMillan），表彰他們在不對稱有機催化發展中的貢獻。以手性磷酸（CPA）為代表的手性Brønsted酸（BA）催化可以說是近年來不對稱有機催化領域最為活躍的研究方向，但以往的文獻報導所實現的該類不對稱催化主要是基於含碳-雜原子雙鍵（如羰基或亞胺等）底物。其主要原因在於該類底物可被手性質子酸活化生成穩定的含氫鍵中間體，這類具有較高剛性的中間體有利於對映選擇性的控制。而對於含烯基或炔基等碳-碳多重鍵底物，其質子化後會與手性酸的共軛堿以相對較弱的離子對作用結合，該類中間體缺乏足够的剛性，囙此，對手性控制是不利的。儘管利用一些結構複雜的手性Brønsted酸催化各類共軛烯烴、雜原子取代烯烴和惰性烯烴等碳碳雙鍵在近幾年已有少量報導，但直接對碳碳三鍵進行活化並控制對映選擇性的研究卻仍是空白。
葉龍武教授課題組長期致力於炔烴轉化化學研究（Acc. Chem.Res.2020，53，2003；Chem.Soc.Rev.2020，49，8897；Chem.Rev.2021，121，9039）。近期，課題組基於其前期非金屬催化炔醯胺成環反應的研究基礎（Angew.Chem.Int. Ed.2019，58，16252；Nat.Commun. 2019，10，3234；Chem.Sci. 2019，10，3123；Cell Rep. Phy.Sci.2021，2，100448），通過氫鍵導向的緊密離子對策略，從帶氫鍵給體芳基取代的炔醯胺底物出發，以各類市售可得的手性磷酸作為催化劑，成功實現了系列基於手性磷酸直接活化碳碳三鍵的催化不對稱去芳構化反應（CADA）。該反應具有以下特點：（1）首次實現了基於直接活化碳碳三鍵的手性Brønsted酸催化；（2）首次報導了無金屬催化的基於吡咯的不對稱去芳構化反應和基於苯酚鄰比特與炔烴的催化不對稱去芳構化反應；（3）具有優秀的化學選擇性、區域選擇性和對映選擇性；（4）具有很好的底物普適性，可相容萘酚、苯酚和吡咯等各類芳環，從而實現系列含手性季碳中心螺環化合物的高原子經濟性合成，為有機合成和藥物化學提供了廣闊的應用前景；（5）通過密度泛函理論（DFT）計算，進一步明析了該類成環反應的不對稱誘導模式，即通過氫鍵導向的離子對作用。該工作不僅為手性有機酸催化提供了新活化模式，也為藥物活性分子的高對映選擇性合成提供了新途徑和新方法。
該研究工作主要由葉龍武教授課題組張應奇（2018級碩，2020級博）和陳陽波（2018級碩，2021級博）同學完成，並得到課題組其他研究生和大學生的協助。理論計算部分由浙江大學洪鑫教授課題組完成，魏贊斌工程師協助完成單晶測試。該研究工作得到了國家自然科學基金（92056104、21772161、21702182和21873081）、福建省自然科學基金重點專案（2019J02001）、國家基礎科學人才培養基金項目（J1310024）等資助。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41557-021-00778-z