多組分串聯(lián)反應可以將簡(jiǎn)單易得的原料，通過(guò)多步轉化快速直接構建復雜分子，具有更高的步驟經(jīng)濟性，因而成為有機合成化學(xué)中一類(lèi)重要反應。雖然過(guò)渡金屬催化的多組分串聯(lián)反應有很大發(fā)展，但是通過(guò)配體調控反應模式，精準控制多步反應的化學(xué)選擇性，實(shí)現多種不同反應路徑，是極具挑戰性的。氧化環(huán)化是金屬有機化學(xué)中一種重要的基元反應。雖然近些年低價(jià)金屬催化通過(guò)氧化環(huán)化過(guò)程的偶聯(lián)反應有很大進(jìn)展，但反應局限于一分子不飽和烴與一分子親電試劑的反應，扭轉底物內在的反應趨勢，實(shí)現一分子不飽和烴與兩分子親電試劑的反應尚無(wú)先例報道。而通過(guò)配體精確調控，開(kāi)發(fā)多種不同通過(guò)氧化環(huán)化機制全新串聯(lián)反應模式，快速構建復雜的分子碳骨架，合成一系列含有多取代烯烴的砌塊是非常必要的。

中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱(chēng)反應的研究。在前期的研究中，孟繁柯課題組發(fā)展了一系列鈷催化新型不對稱(chēng)反應（Angew. Chem. Int. Ed.2019,58,11049 –11053；Angew. Chem. Int. Ed.2021,60,2694–2698；Cell Reports Physical Science2021,2,100406；J. Am. Chem. Soc.2021,143,12755–12765;J. Am. Chem. Soc.?2022,144,5233–5240;Angew. Chem. Int. Ed.?2022,61,e202205624;J. Am. Chem. Soc.?2023,145,3588–3598；Angew. Chem. Int. Ed.?2023,62,e202219257；Nat. Commun.2023,14,4825）。在前期的研究中，該課題組利用不同手性配體調控具有多個(gè)反應位點(diǎn)的聯(lián)烯參與氧化環(huán)化不同的化學(xué)、區域選擇性策略，發(fā)展鈷催化聯(lián)烯與醛通過(guò)氧化環(huán)化路徑發(fā)散式的不對稱(chēng)偶聯(lián)反應。在此基礎上，該課題組在利用配體精確調控氧化環(huán)化產(chǎn)生金屬雜環(huán)中間體后續不同的基元轉化路徑，進(jìn)而與第二分子親電試劑發(fā)生不同模式的反應，實(shí)現了路徑發(fā)散式的1,3-烯炔與丙烯酸酯的偶聯(lián)反應，取得了新的研究進(jìn)展。（Nat. Commun.2024,15,3427）

孟繁柯課題組發(fā)現，利用錳粉或鋅粉還原體系產(chǎn)生一價(jià)鈷活性物種，與1,3-烯炔和丙烯酸酯發(fā)生氧化環(huán)化，產(chǎn)生鈷雜環(huán)中間體，通過(guò)不同的配體調控鈷雜環(huán)中間體后續轉化的基元過(guò)程，進(jìn)而與第二分子丙烯酸酯發(fā)生不同模式的串聯(lián)反應，實(shí)現了1,3-烯炔與兩分子丙烯酸酯多種全新模式的偶聯(lián)反應。通過(guò)一系列機理實(shí)驗，闡明了1,3-烯炔與丙烯酸酯多步串聯(lián)轉化的機制，揭示了有機鈷中間體的全新反應路徑。產(chǎn)物經(jīng)過(guò)進(jìn)一步轉化，合成一系列其它方法很難得到的多官能團化的多取代烯烴砌塊。

該論文為中國科學(xué)院上海有機所博士研究生博士生王恒、遼寧師范大學(xué)聯(lián)合培養碩士生揭小鋒共同完成，上海有機所崇慶雷副研究員、孟繁柯研究員為通訊作者。該研究工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、中國科學(xué)院、北京分子科學(xué)國家研究中心，南開(kāi)大學(xué)元素有機國家重點(diǎn)實(shí)驗室和上海有機所金屬有機化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的大力資助。

圖.?鈷催化1,3-烯炔與丙烯酸酯路徑發(fā)散式的串聯(lián)反應