在过渡金属催化的反应体系中，真实活性物种的组成和性质与催化反应的效率、选择性控制和失活过程息息相关。然而，在反应溶液中，单核金属络合物、多核的团簇和纳米粒子可能共存，并通过簇集和解离过程相互转化。因此，理解催化物种的演变过程和真实的活性物种的组成，是一个极其重要且挑战性的难题。

中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室王晓明课题组致力于研究多金属物种参与的反应体系，包括仿酶的双多核金属催化剂的开发和金属物种的簇集和催化行为等。近日，他们在研究钯-铜双金属协同催化的醛亚胺酯与芳基丙炔的不对称烯丙基取代反应中发现，钯催化剂前体与膦配体在反应体系中现场生成钯纳米粒子(Pd NPs)，并作为活性物种活化芳基丙炔，与手性铜络合物介导的亲核进攻相协同(图1，J. Am. Chem. Soc.2024,10.1021/jacs.4c09983)。

图1. 手性铜络合物与钯纳米粒子的协同催化

在本工作中，作者将Pd(0)/膦配体体系活化芳基丙炔与手性铜介导醛亚胺酯的亲核进攻相结合，实现了钯-铜协同催化的醛亚胺酯与芳基丙炔的不对称烯丙基取代反应。反应对于不同的丙炔和取代的醛亚胺酯均具有较好的兼容性，高效实现了手性α季碳的氨基酸酯的合成。对于该双金属催化体系，分辨物种的演变和活性组分尤为困难。作者通过一系列的动力学毒化实验、动态光散射DLS、透射电镜TEM、过滤实验以及预制备钯纳米粒子等研究方法推测，钯催化剂前体很可能是与膦配体生成可溶的钯纳米粒子活化炔烃，而铜盐和手性配体生成手性的铜络合物，控制反应的对映选择性。

这一成果近期发表于J. Am. Chem. Soc.上，该工作得到科技部、国家自然科学基金委、上海市科技委、上海有机所以及金属有机化学国家重点实验室的大力资助。