论文DOI：10.1002/anie.202106566 本研究利用钴催化剂首次实现了共轭烯炔的高效不对称选择性氢化，以高化学选择性和高对映选择性合成了一系列手性炔丙基胺类化合物。机理研究表明，锌粉还原二价钴络合物随之生成的锌离子对促进反应起着重要作用，并提出了可能的Co(I)-Co(III)氧化还原反应机理。过渡金属催化不对称氢化反应是合成手性化合物最为高效且实用的方法之一，因其重要科学意义和巨大社会价值而在2001年获得了诺贝尔化学奖。但是，迄今为止的大多数相关研究主要局限于对映选择性氢化含有一个不饱和键的底物，对涉及多种不饱和键底物的同时化学/对映选择性氢化研究相对较少。众所周知，碳碳三键的还原活性要远高于碳碳双键，因此，在具有类似配位活化模式的情况下，同时化学/对映选择性氢化共轭烯炔的碳碳双键而保留碳碳三键是极具挑战性和重要意义的课题。在共轭烯炔的不对称氢化反应中，选择性地活化烯基和炔基的能力差异是有效实现化学选择性和对映选择性控制的关键因素。由于铑金属较大的原子半径和较强的电子转移能力，在此前的尝试中利用酰胺导向基团活化烯基的同时也能轻易活化炔基，因而无法实现化学选择性。相比而言，与其同族的钴金属具有较小的原子半径和较弱的电子转移能力，因而设想是否可以实现差异化的催化活化。另一方面，丰产金属钴催化不对称氢化在近十年获得了突破性进展，如Chirik课题组利用双亚胺吡啶钴和双膦钴催化体系实现了C=C类底物脱氢氨基酸和非官能化烯烃的高效不对称催化氢化。张绪穆课题组和陆展课题组分别利用噁唑啉亚胺/吡啶钴和富电子双膦钴催化体系实现了丙烯酸和端烯的高效不对称催化氢化。张万斌课题组在2019年通过辅助配位和弱作用力促进策略首次实现了C=N类底物酰腙的钴催化不对称氢化，以高收率和高对映选择性获得手性肼类化合物（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15767–15771）。这些开创性的研究成果因其显示出的潜在应用价值而受到了学术界和工业界的广泛关注。然而，这些钴催化剂在不对称氢化反应中只能作为其同族铑催化剂的替代而不是补充。因而，希望通过本研究工作说明丰产金属催化剂在不对称催化反应中可以具有区别于稀有金属催化剂的差异化优势。具体工作中，以N-（4-苯基-1-烯-3-炔-2-基）乙酰胺为模板底物仔细考察了能影响反应的各种参数。在确立最优反应条件后，对底物适用范围进行了考察，芳环上取代基的位置和电性对氢化反应几乎没有影响，最终以高化学选择性和优异的对映选择性合成了一系列手性炔丙基胺类化合物（图一）。
为了进一步明确催化循环中的活性物种，进行了机理研究实验。在以市售CoCl(PPh3)3作为钴前体进行控制实验，额外加入ZnCl2可明显提高反应活性，而对对映选择性没有影响。研究结果进而表明，锌粉还原二价钴络合物随之生成的锌离子对促进反应起着重要作用。推测锌离子通过对氯原子的攫取有利于形成高活性的阳离子钴中间体，并提出了可能的Co(I)-Co(III)氧化还原反应机理(图二)。随后，作者对反应的实用性进行了研究。在额外添加ZnCl2情况下，模板底物的氢化反应可在低催化剂用量（S/C = 2000）下获得98%的收率和98.9%的对映选择性。氢化产物可以通过简单的转化反应合成多种重要手性化合物，如乙酰辅酶A羧化酶抑制剂和手性三唑化合物等(图三)。该研究基于原子半径小和有较弱的电子转移能力的钴手性催化剂，首次实现了共轭烯炔的高对映选择性和高化学选择性氢化。该催化体系底物适用范围广，实现了S/C为2000的催化效率。机理研究表明，锌粉还原二价钴络合物随之生成的锌离子对促进反应起着重要作用，并提出了可能的Co(I)-Co(III)氧化还原反应机理。具有特殊电子性质的钴催化剂克服了稀有金属通常遇到的底物范围局限性，显示了丰产金属催化剂在不对称氢化反应中的优势。https://wanbin.sjtu.edu.cn/张万斌教授课题组主要关注新型手性配体的设计合成和应用，新有机催化剂的开发以及高效催化反应的探索。与此同时，课题组还与工业界紧密合作，致力于在手性药物，手性香料及其中间体的不对称催化合成以及产业化研究。其中在不对称催化氢化领域进行了广泛研究，包括稀有金属催化（Rh: Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11505; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2260. Ru: Adv. Synth. Catal. 2019, 361, 1146; Chem. Commun. 2018, 54, 13571. Ir: Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1901; Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2203. Pd: Nat. Commun. 2018, 9, 5000; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 8444; Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 11632），以及近些年发展的丰产金属催化(Ni: Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 5371; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 7329; Nat. Commun. 2020, 11, 5935. Co: Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15767)。
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