近日，我所生物能源研究部催化羰基化研究組（DNL0604）吳小鋒研究員團隊在不對稱羰基化合成軸向手性化合物研究方面取得新進展，開發出一種在溫和條件下鈀催化炔烴的不對稱氫酯化反應，能夠以優異的產率、區域選擇性、E/Z選擇性和對映選擇性精準構建一系列軸向手性硫代羧酸衍生物。針對硫醇類化合物在反應中易產生刺激性氣味和導致催化劑失活等問題，團隊進一步開發了炔烴與二硫化物、硫代磺酸酯的不對稱羰基化反應新體系。
軸手性阻轉異構體是眾多天然產物、合成材料、藥物分子的核心骨架，并作為手性催化劑及配體廣泛應用于不對稱催化領域。羰基化反應因其原子經濟性高、應用范圍廣而備受關注。其中，炔烴的氫酯化反應是構建不飽和羰基衍生物的重要手段，硫酯化合物作為一類不飽和羰基衍生物中，在生命過程中具有關鍵作用。但是，在氫酯化反應中，當以硫醇作為親核試劑時面臨具有刺激性氣味、催化劑易失活等問題，增加了炔烴羰基化的難度。
吳小鋒團隊長期致力于各種類型的羰基化轉化，希望能夠借助大位阻的炔烴作為底物來克服苯乙烯骨架消旋化能壘低的難題，在該不對稱氫酯化反應中，過渡金屬與硫醇生成鈀氫物種，該鈀氫物種與炔烴底物配位并發生插入反應，生成乙烯基鈀中間體。一氧化碳的后續配位與插入反應，產生了關鍵中間體酰基鈀中間體。最后，苯硫酚對酰基鈀中間體的親核進攻生成目標產物。
本工作中，該團隊通過系統性的實驗研究，克服了硫醇使催化劑中毒，以及炔烴區域選擇性、立體選擇性、對映選擇性低的難題，在溫和條件下構建一系列底物范圍廣泛的軸手性羧酸硫酯。克級規模反應與軸向手性羧酸的高效轉化實驗進一步證明，該方法在不對稱合成中具有重要應用價值。
相關研究成果以“Palladium-Catalyzed Asymmetric Carbonylation of Alkynes to Axially Chiral Carbothioate Esters”為題，于近日發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。該工作的第一作者是我所DNL0604組博士研究生姚旺。上述工作得到國家重點研發計劃等項目的資助。（文/圖 姚旺）
