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上海有机所在双功能手性双核镍催化方面取得进展

发布时间:2026-06-15金属有机化学全国重点实验室

在现代有机合成中,过渡金属催化通常依赖两种反应模式:一类是涉及金属价态变化的氧化还原催化,另一类是金属作为电子受体发挥作用的路易斯酸催化。如何在同一个催化体系中同时整合这两种功能,一直是金属有机催化领域的重要挑战。实现这一整合具有重要的科学意义与应用价值,它不仅能在单一催化循环中同时实现电子转移与极化活化,从而完成传统单一模式难以实现的转化,拓展合成方法学边界;还能通过双功能协同增强对立体与区域选择性的精准控制,为手性药物及复杂天然产物的高效合成提供新策略,并推动新型催化剂设计的发展,最终为绿色、高效的可持续合成技术奠定基础。

中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学全国重点实验室王晓明课题组长期致力于研究多金属物种参与的反应体系,包括生物酶启发的双/多核金属催化剂的开发,以及金属物种的簇集与催化等。近日,该课题组与合作者在已取得阶段性进展的双/多核金属催化的工作基础上(Natl Sci. Rev. 2026, nwag257; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 39561-39571.; ACS Cent. Sci. 2025, 11, 1773-1783.; Nat. Commun. 2025, 16, 7191. ; Nat. Chem.2025, 17, 1196-1206.;Nat. Commun. 2025, 16, 3077.; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 2000-2009. ; J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 4727-4740.; Chem, 2024, 10, 265-282.; J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 24877-24888),设计并发展了一种以手性联萘酚-吡啶噁唑啉(BINOL-PyOx)为骨架的新型手性多齿配体,通过配位单元的不同,以单一镍前体成功构建了双功能双核镍催化体系,实现了氧化还原与路易斯酸催化功能在催化剂中的协同作用,并应用于烯酰胺与醇的不对称氢烷氧基化反应,高效合成了一系列高价值的手性N,O-缩醛类化合物。

这一催化体系表现出优异的底物适应性,适用于多种末端、内烯及杂环取代的烯酰胺,以及一级和二级醇,最高取得98%产率及98%对映选择性。机理研究表明,配体的BINOL结构单元稳定Ni(II)作为路易斯酸活化烯酰胺底物,而PyOx单元则与镍配位实现Ni(0)/Ni(II)的氧化还原过程,完成醇的氧化加成与烯烃的插入,实现手性C-O键的高效构建。此外,该策略还成功应用于多种药物及天然产物衍生物的后期修饰,展现出良好的兼容性与实用性。克级规模反应进一步验证了其在药物研发中的应用潜力。

该研究不仅为手性N,O-缩醛的合成提供了一条高效简单,且具有完美原子经济性的新路径,也为发展双/多核金属催化体系提供了崭新的设计思路。

相关研究成果以《Merging Redox and Non-redox Catalysis by A Dinuclear Nickel Catalyst: Enantioselective Hydroalkoxylation of Enamides with Alcohols》为题,发表于期刊Journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc. 2026, 10.1021/jacs.6c06222)。该工作得到科技部、中国科学院、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全国重点实验室的大力资助。


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