王剑波课题组在金属卡宾催化领域取得系列研究进展_科研进展

卡宾是有机反应的一类重要中间体，其特征是具有高度的反应活性，但是相应地反应的选择性差，在合成中的应用有限。通过卡宾与金属的络合形成金属卡宾可以有效地稳定这类活泼中间体，从而极大地提高其反应选择性。经由金属卡宾的催化反应已经发展成为有机合成化学中的一个十分重要的领域，其中一些反应在药物分子等的合成中得到工业应用。金属卡宾反应在化学生物学以及材料科学等领域也有重要的应用。

近年来，王剑波课题组将金属卡宾化学与过渡金属催化的交叉偶联相结合，发展了一系列构建碳碳键的新方法。由于他们的系统性工作，该课题组应邀撰写了相关的综述论文（Acc. Chem. Res. 2013, 46, 236-247; ACS Catal. 2013, 3, 2586-2598; Chem. Commun. 2015, 51, 7986-7995等），在该领域起到了积极的引领作用。最近，他们又应邀在Chemical Reviews 上撰写综述全面总结该领域的研究进展（http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00382）（图1）。

图1：经由金属卡宾的偶联反应

除了过渡金属催化的卡宾偶联之外，该课题组最近在金属卡宾反应的立体选择性控制研究中也取得重要进展，实现了高对映选择性的硫叶立德[2,3]-sigma重排反应（Doyle-Kirmse反应），建立了不对称三氟甲硫基化的新途径。三氟甲硫基（SCF₃）由于具有独特的电子性能、高稳定性以及高亲脂性，在药物设计及研发中的重要性日益增加。近年来，如何高效地在药物分子的合适位置引入三氟甲硫基受到了人们的关注。虽然三氟甲硫化的相关合成方法学已经取得了重要进展，但如何对映选择性地引入三氟甲硫基依然存在着诸多挑战。

该课题组利用手性二价铑和一价铜催化硫叶立德[2,3]-sigma重排反应，获得优秀的产率和对映选择性（高达98%的产率和98%的ee值），同时该反应也代表了首个不对称催化条件下的高对映选择性Doyle-Kirmse反应。对反应机理的深入探讨揭示了重排反应可能经历了自由叶立德的过程。相关成果发表在Nature Chemistry上（Nat. Chem. 2017, 9, 970-976）（图2）。论文发表后《德国应用化学》进行了专题亮点介绍（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13566-13568）。

图2：不对称硫叶立德[2,3]-sigma重排（Doyle-Kirmse反应）

上述工作得到国家自然科学基金以及科技部973项目等的资助。