近日，我所精细化工研究室仿生催化合成研究组（211组）陈庆安研究员团队在镍催化1,3-共轭二烯选择性芳基化方面取得新进展。团队提出通过配体与添加剂的精准调控，高选择性、高产率地得到直链与支链的Heck产物的新策略；并利用两类产物，编程式地构建了一系列高度芳基化的产物。此外，团队结合相关的机理研究提出了可能的催化过程。该方法也为廉价金属催化的选择性芳基化反应提供了新思路。
芳基金属物种的转化是现代有机金属化学最重要的研究领域之一。众多影响深远的人名反应便是基于芳基金属物种多样的反应性发展而来，并为药物分子或活性中间体的合成提供了方便实用的策略。其中Heck等人发展的钯催化的烯烃与卤代芳烃的偶联反应，为金属催化烯烃的选择性芳基化反应打下了基础，并在2010年获得了诺贝尔化学奖。但是，现阶段发展的Mizoroki-Heck反应大多集中在简单烯烃的芳基化或使用贵金属催化剂。广泛存在于自然界和化工生产中的1,3-二烯因另一C=C双键的存在，增加了更为复杂的选择性控制。对于其选择性芳基化而言，除了不同类型的芳基化产物，区域异构体和顺反异构在反应中也常常被检测到。因此，开发廉价金属催化的共轭烯烃的发散性芳基化反应极具挑战性。
陈庆安团队一直致力于发展不同催化体系，以实现烯烃、炔烃的资源化利用。在前期相关研究（Angew. Chem. Int. Ed. ，2019；Angew. Chem. Int. Ed.，2020；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Angew. Chem. Int. Ed.，2021；Nature Communications，2021；Nature Chemistry，2022；Nature Catalysis，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2023）的基础上，本工作中该团队尝试通过配体和添加剂的调节，来改变Ni-Ar物种的反应性，使1,3-二烯与芳基源生成发散性的Heck产物。基于1,3-二烯的四个可能的反应位点，该团队在大量条件的筛查下，分别实现了镍催化下1,3-二烯的C3号位和C4号位的选择性脱氢芳基化反应。具体来说，在Mn/NEt3的作用下，1,3-二烯与碘代芳烃经Ni(dppe)Cl2催化以高区域和立体选择性生成线性Heck产物；在催化量的芳基硼试剂和NaF的辅助下，使用大位阻的卡宾配体IPr则可以高选择性促进支链Heck产物的生成。
相关研究成果发表以“Nickel-Catalyzed Divergent Mizoroki–Heck Reaction of 1,3-Dienes”为题，于近日发表在《自然—通讯》（Nature Communications）上。该工作的第一作者是我所211组博士研究生张炜松。上述研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 张炜松）
