在此,武汉大学程鸿刚/周强辉课题组在Science Advances期刊上发表了题为“Triple cross-electrophile coupling enabled by palladium/norbornene cooperative catalysis”的最新论文。该团队报道了一种由钯/降冰片烯协同催化促进的形式三亲电交叉偶联反应。该方法以易得的芳基碘化物、烷基/芳基溴化物和炔丙酸酯为三种不同的亲电偶联组分,成功合成了多种四取代丙二烯类化合物。
值得一提的是,研究者还通过钯/手性降冰片烯协同催化,实现了具有挑战性的非对称形式三亲电交叉偶联反应,利用空间位阻较大的2,6-二取代芳基溴化物作为芳基化试剂,构建了含有轴手性联芳基单元的四取代丙二烯。密度泛函理论计算表明,炔丙酸酯作为亲电终止试剂的选择是本反应成功的关键,因为它使反应终止过程走向了热力学有利的路径,即炔烃插入随后发生β-O消除。
(1)本研究首次实现了三种不同亲电试剂之间的形式三亲电交叉偶联反应,构建了多样化的四取代丙二烯结构。该反应以芳基碘化物、烷基/芳基溴化物和炔丙酸酯为偶联组分,在钯/降冰片烯协同催化体系下高效进行,打破了以往三亲电耦合反应发展受限的局面。
(2)实验通过以下几方面实现了该成果:
① 通过Pd/NBE协同催化策略,巧妙实现了三种亲电组分的顺序活化与选择性偶联,避免了常见的双组分副反应。
② 采用炔丙酸酯作为终止亲电试剂,有效引导反应经由炔烃插入与β-O消除,走向热力学有利的反应路径,从而提高了反应选择性与产率。
③ 进一步发展了Pd/手性NBE协同催化体系,首次实现了不对称三亲电偶联反应,构建了具有轴手性联芳基结构的四取代丙二烯,为手性合成提供了新策略。
④ 反应底物范围广泛,兼容性良好,可构建多种结构复杂且潜在具有生物活性的丙二烯化合物。

图1. 交叉亲电偶联反应示意图。

图2. 芳基碘化物、烷基溴化物与炔丙酸酯三亲电交叉偶联的反应范围。

图3. 芳基碘化物、芳基溴化物与炔丙酸酯三亲电交叉偶联的反应范围。
图4. 合成转化实验。

图5. 反应机制研究。

图6. 三亲电交叉偶联的拟议催化循环机制。
总之,本文发展了一种选择性极高的形式三亲电交叉偶联策略,该策略由钯/降冰片烯(Pd/NBE)协同催化体系实现。该方法以易得的芳基碘化物、烷基/芳基溴化物以及炔丙酸酯为三种不同的亲电偶联组分,成功合成了结构多样的四取代丙二烯类化合物。尤其值得一提的是,研究者还通过钯/手性降冰片烯协同催化,成功实现了具有挑战性的非对称三亲电交叉偶联反应,利用空间位阻较大的2,6-二取代芳基溴化物作为芳基化试剂,构建了含有轴手性联芳基结构的四取代丙二烯。计算研究表明,炔丙酸酯作为亲电终止试剂的使用,使得反应终止过程可通过炔烃迁移插入与β-O消除的热力学有利路径顺利进行。研究者相信,这一形式三亲电交叉偶联反应在交叉偶联反应和Pd/NBE协同催化领域均代表了重要的进展,必将激发相关领域未来的研究热潮。
Jinxiang Ye et al. ,Triple cross-electrophile coupling enabled by palladium/norbornene cooperative catalysis.Sci. Adv.11,eadu4573(2025).DOI:10.1126/sciadv.adu4573