王劍波課題組在金屬卡賓催化領域取得系列研究進展

     卡賓是有機反應的一類重要中間體，其特征是具有高度的反應活性，但是相應地反應的選擇性差，在合成中的應用有限。通過卡賓與金屬的絡合形成金屬卡賓可以有效地穩定這類活潑中間體，從而極大地提高其反應選擇性。經由金屬卡賓的催化反應已經發展成為有機合成化學中的一個十分重要的領域，其中一些反應在藥物分子等的合成中得到工業應用。金屬卡賓反應在化學生物學以及材料科學等領域也有重要的應用。

   近年來，王劍波課題組将金屬卡賓化學與過渡金屬催化的交叉偶聯相結合，發展了一系列構建碳碳鍵的新方法。由于他們的系統性工作，該課題組應邀撰寫了相關的綜述論文（Acc. Chem. Res. 2013,46, 236-247; ACS Catal. 2013, 3, 2586-2598; Chem. Commun. 2015, 51, 7986-7995等），在該領域起到了積極的引領作用。最近，他們又應邀在Chemical Reviews 上撰寫綜述全面總結該領域的研究進展（http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00382）（圖1）。

圖1：經由金屬卡賓的偶聯反應

除了過渡金屬催化的卡賓偶聯之外，該課題組最近在金屬卡賓反應的立體選擇性控制研究中也取得重要進展，實現了高對映選擇性的硫葉立德[2,3]-sigma重排反應（Doyle-Kirmse反應），建立了不對稱三氟甲硫基化的新途徑。三氟甲硫基（SCF3）由于具有獨特的電子性能、高穩定性以及高親脂性，在藥物設計及研發中的重要性日益增加。近年來，如何高效地在藥物分子的合适位置引入三氟甲硫基受到了人們的關注。雖然三氟甲硫化的相關合成方法學已經取得了重要進展，但如何對映選擇性地引入三氟甲硫基依然存在着諸多挑戰。 

        該課題組利用手性二價铑和一價銅催化硫葉立德[2,3]-sigma重排反應，獲得優秀的産率和對映選擇性（高達98%的産率和98%的ee值），同時該反應也代表了首個不對稱催化條件下的高對映選擇性Doyle-Kirmse反應。對反應機理的深入探讨揭示了重排反應可能經曆了自由葉立德的過程。相關成果發表在Nature Chemistry上（Nat. Chem. 2017, 9, 970-976）（圖2）。論文發表後《德國應用化學》進行了專題亮點介紹（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13566-13568）。

圖2：不對稱硫葉立德[2,3]-sigma重排（Doyle-Kirmse反應）

上述工作得到國家自然科學基金以及科技部973項目等的資助。