多組分串聯(lián)反應(yīng)可以將簡單易得的原料，通過多步轉(zhuǎn)化快速直接構(gòu)建復(fù)雜分子，具有更高的步驟經(jīng)濟性，因而成為有機合成化學中一類重要反應(yīng)。雖然過渡金屬催化的多組分串聯(lián)反應(yīng)有很大發(fā)展，但是通過配體調(diào)控反應(yīng)模式，精準控制多步反應(yīng)的化學選擇性，實現(xiàn)多種不同反應(yīng)路徑，是極具挑戰(zhàn)性的。氧化環(huán)化是金屬有機化學中一種重要的基元反應(yīng)。雖然近些年低價金屬催化通過氧化環(huán)化過程的偶聯(lián)反應(yīng)有很大進展，但反應(yīng)局限于一分子不飽和烴與一分子親電試劑的反應(yīng)，扭轉(zhuǎn)底物內(nèi)在的反應(yīng)趨勢，實現(xiàn)一分子不飽和烴與兩分子親電試劑的反應(yīng)尚無先例報道。而通過配體精確調(diào)控，開發(fā)多種不同通過氧化環(huán)化機制全新串聯(lián)反應(yīng)模式，快速構(gòu)建復(fù)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。

中國科學院上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室的孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱反應(yīng)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反應(yīng)（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(diào)控具有多個反應(yīng)位點的聯(lián)烯參與氧化環(huán)化不同的化學、區(qū)域選擇性策略，發(fā)展鈷催化聯(lián)烯與醛通過氧化環(huán)化路徑發(fā)散式的不對稱偶聯(lián)反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，該課題組在利用配體精確調(diào)控氧化環(huán)化產(chǎn)生金屬雜環(huán)中間體后續(xù)不同的基元轉(zhuǎn)化路徑，進而與第二分子親電試劑發(fā)生不同模式的反應(yīng)，實現(xiàn)了路徑發(fā)散式的1,3-烯炔與丙烯酸酯的偶聯(lián)反應(yīng)，取得了新的研究進展。（Nat. Commun.2024,15,3427）

孟繁柯課題組發(fā)現(xiàn)，利用錳粉或鋅粉還原體系產(chǎn)生一價鈷活性物種，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，通過不同的配體調(diào)控鈷雜環(huán)中間體后續(xù)轉(zhuǎn)化的基元過程，進而與第二分子丙烯酸酯發(fā)生不同模式的串聯(lián)反應(yīng)，實現(xiàn)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(yīng)。通過一系列機理實驗，闡明了1,3-烯炔與丙烯酸酯多步串聯(lián)轉(zhuǎn)化的機制，揭示了有機鈷中間體的全新反應(yīng)路徑。產(chǎn)物經(jīng)過進一步轉(zhuǎn)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。

該論文為中國科學院上海有機所博士研究生博士生王恒、遼寧師范大學聯(lián)合培養(yǎng)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、國家自然科學基金委、上海市科委、中國科學院、北京分子科學國家研究中心，南開大學元素有機國家重點實驗室和上海有機所金屬有機化學國家重點實驗室的大力資助。

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(yīng)