ChemCatChem：金/氢键协同催化合成螺环分子中反离子重要性的理论研究

具有螺环框架的分子因具有特殊的结构在药物合成领域有着重要的应用，其中合成螺环最重要的一类反应是芳香化合物的去芳构化反应，而金催化去芳构化合成各种功能性分子因良好的选择性和温和的实验条件受到了合成化学家的青睐。金催化剂作为一种软路易斯酸，能有效活化炔烃、烯烃、联烯等生成有效中间体进而发生进一步的环异构化。金催化萘酚发生芳构化生成螺环状碳环的反应是金催化连续环化生成多元稠环的基础与前提。上海有机所游书力课题组致力于不同催化剂（CPA, Ni, Pd, Ru, Rh, Au）下的去芳构化反应。其中金催化去芳构化萘酚生成螺环状碳环的反应很具有代表性，在该体系下，反离子的存在与改变对反应的转化率和产率具有决定性因素。通常在金催化体系下“反离子效应”用金亲和指数和氢键碱度指数来预测与判断。但是，简单的判断与预测无法准确地解释实验现象以及对未来反应的应用与发展提供有效的合成思路。

图1

针对以上问题，西安交通大学赵翔教授课题组李云鹤博士系统深入地研究了不同反离子下三种活化模式下的去芳构化反应，发现不同反离子都遵循相似的反应机理。但是不同反离子的活化能力以及对反应中间体的稳定能力不一样，这种活化能力和稳定性决定了反应的选择性。其次，通过对优化后的过渡态和中间体结构的分析，研究发现在金催化体系中，反离子控制反应的选择性体现在反应分子与反离子形成的共振性氢键上，而这种氢键能直接决定反应的走向与驱动，即反应发生去芳构化由酚到酮的过程中，酚作为质子供体、酮作为质子受体与反离子形成的氢键是反应发生的关键（图1）。这一理论研究结果很好地解释了实验中获得的转化率和产率，所提出的银协助金催化机理对于未来的双金属催化合成设计具有重要的参考价值和指导意义。

论文信息：

Importance of Counterions in Gold‐hydrogen Bonding Cooperative Catalytic Approach to Spirocyclic Rings: Insights on Mechanism and Origins

Yunhe Li，Prof. Xiang Zhao

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202001303