近日医化学院童晓峰团队在《Nature Communications》发表研究论文“Transition from Kwon [4+2]- to [3+2]-cycloaddition enabled by AgF-assisted phosphine catalysis”。这是该团队继今年年初Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e20231518之后在AgF协助叔膦催化研究发表的第二篇高水平论文。

在叔膦催化近70年的研究历史中，其核心的发展策略是利用不同结构的亲电试剂来形成具有独特反应性能的鏻正—烯醇负两性离子中间体A1-A5 (图-1a)。在此研究工作中，该小组独辟蹊径，采用AgF添加剂对这些传统两性离子中间体进行改造，从而获得全新反应性。具体的研究思路如图-1b所示。

图-1：研究背景和研究思路

在此研究工作中，该团队针对2-取代联烯酸酯1应用了AgF-协助策略。早在2003年加州理工的Kwon教授就报道了联烯酸酯1与亚胺2在叔膦催化下发生的[4+2]环加成反应。在非常类似的反应条件下，仅仅是加入当量的AgF添加剂，联烯酸酯1与亚胺2之间发生的却是[3+2]环加成。更值得指出的是，该全新的[3+2]环加成反应有着非常优秀的底物普适性、高立体选择性等优点。

图-2：反应机理研究

反应机理研究表明，AgF添加剂的威力主要来自于Ag+与氧负离子、F-和鏻正离子之间的强亲和力，由此能够高效的把两性离子中间体A3转化成氟膦烷—烯醇银中间体INT2 (图-2a)。Ag+能够进一步发挥其Lewis酸性质，促使与亚胺的Mannich反应从原来的γ位转移到α位。另外，氟膦烷结构也有利于提高中间体INT2的亲核性(图-2b)。AgF还起到了炔烃氢胺化反应的催化剂作用，使得最后的环化过程能够顺利完成(图-2c)。

该研究成果是在有着悠久历史的叔膦催化研究领域取得的一个巨大突破，为该领域提供了全新的发展策略。

本研究工作的实验部分主要由钱金龙博士完成，理论计算部分由周晓雨博士完成。周晓雨博士和童晓峰教授为该论文的通讯作者，台州学院是唯一的通讯单位。该项研究得到了国家自然科学基金的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51295-9。