銥/鋅共催化的化學和對映選擇性[2+2+2]環加成反應構建C-N軸手性吲哚和吡咯化合物

過渡金屬催化的[2+2+2]環加成反應，由于其高效和原子經濟性且可快速構建多取代的六元碳環和雜環，在有機化學領域備受關注。特別是過渡金屬催化的炔烴分子間或分子內不對稱[2+2+2]環加成反應，已被證明是合成一系列含有中心、軸向、平面、螺旋等手性元素的苯環化合物的有效方法，Tanaka等組在這一領域已經做出了許多出色的工作，然而利用該方法構建C-N軸手性的研究仍然十分有限且具有挑戰性。2006年Tanaka首次通過[Rh(COD)2]BF4催化1,6-二炔和炔酰胺的[2+2+2]環加成反應，高對映選擇性地制備C-N軸手性化合物。并且Hsung課題組利用相同的方法于2007年也報道了相似的工作。盡管已經取得了令人鼓舞的成果，但近二十年來該領域的一些挑戰性問題仍然沒有得到解決，例如底物范圍有限和反應效率低等。此外，大多數關于炔烴的不對稱[2+2+2]環加成反應的研究受限于空氣敏感的[Rh(COD)2]BF4的催化劑，缺乏構建C-N軸手性的新型催化體系。

含有C-N軸手性的吲哚化合物廣泛存在于天然產物和手性配體中，受到人們的廣泛關注。近年來，李興偉課題組利用吲哚炔胺作為C-N軸手性的前體，實現了Rh(III)-催化的不對稱C-H活化和Pd-催化的膦氫化反應，高效、高對映選擇性的構造一系列C-N軸手性的吲哚化合物。最近，徐政虎課題組利用吲哚炔胺實現了不對稱的Click反應，合成一系列C-N軸手性的吲哚三氮唑化合物。

受此啟發，我校化學與材料工程學院錢鵬程-李龍教授團隊結合課題組長期從事于炔烴的轉化和不對稱催化反應的研究(JACS, 2022, 14, 6981; ACIE, 2023, 62, e202265616)，對該反應體系進行了探索。該團隊報道了首例銥/鋅共催化的化學和對映選擇性[2+2+2]環加成反應構建C-N軸手性吲哚和吡咯化合物，該工作有效的解決了傳統[Rh(COD)2]BF4在催化不對稱[2+2+2]環加成反應中的不足之處，為該類反應提供了一種全新的共催化策略。值得一提的是，通過對照實驗和理論計算表明，Zn(OTf)2催化劑是通過顯著的降低遷移插入的能壘從而顯著的提高該反應的產率，這與以往報道路易斯酸促進的氧化加成和還原消除有著很大的不同，相關論文發表于Science Advances。

本論文以“Ir/Zn-cocatalyzed chemo- and atroposelective [2+2+2] cycloaddition for construction of C-N axially chiral indoles and pyrroles”為題發表在《Science Advances》上。溫州大學為第一通訊單位，第一作者為化材學院2021級研究生楊健和2022級研究生謝中陽，我校化材學院李龍教授和錢鵬程教授為通訊作者、以及南昌航空大學孫青老師共為通訊作者，并得到課題組其他研究生和本科生協助。為了更好闡明該反應的具體機制，課題組和南昌航空大學孫青老師團隊合作完成其理論計算部分。本研究工作得到國家自然科學基金委（21828102）、浙江省自然基金青年項目(LQ23B020002)、溫州市科技局項目（ZY2020027）等資助完成。

論文鏈接：Ir/Zn-cocatalyzed chemo- and atroposelective [2+2+2] cycloaddition for construction of C?N axially chiral indoles and pyrroles. Jian Yang1#, Zhong-Yang Xie1#, Yu-Jie Ye1, Sheng-Bing Ye1, Yi-Bo Wang1, Wen-Tao Wang1, Peng-Cheng Qian*1,4, Ren-Jie Song2, Qing Sun*2, Long-Wu Ye3, and Long Li*1,3,4 Sci. Adv. 2023, 9, eadk170. DOI: 10.1126/sciadv.adk1704.