不對稱金屬卡賓插入X-H鍵反應(yīng)是構(gòu)建手性C-X常用的方法。一般來說，此類反應(yīng)對底物有較多限制，比如卡賓前體是既有給電子基團(tuán)也有吸電子基團(tuán)，而吸電子基團(tuán)如羧酸酯的存在來穩(wěn)定卡賓中間體使反應(yīng)得以順利實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)機(jī)理也大多以1,2-質(zhì)子遷移為主。

對于兩個給體的不對稱X-H鍵插入反應(yīng)，該類反應(yīng)較難實(shí)現(xiàn)。僅有的幾例報(bào)道也是集中在用較軟的Si, B等親核試劑。相對來講因?yàn)榉磻?yīng)機(jī)理稍有不同，較硬的親核試劑如N,S,O等的給體卡賓插入反應(yīng)尚未實(shí)現(xiàn)。

    在前期工作基礎(chǔ)上，孫江濤課題組和北京大學(xué)深圳研究院的張欣豪課題組合作，以烯炔酮為卡賓前體，吡啶酮為親核試劑，實(shí)現(xiàn)了呋喃卡賓的N-H鍵插入反應(yīng)。也是第一次實(shí)現(xiàn)了給體卡賓的N-H鍵插入反應(yīng)，通過計(jì)算揭示了全新的不對稱1,4-質(zhì)子轉(zhuǎn)移機(jī)理。

     由于2-吡啶酮在溶液中有吡啶酮和羥基吡啶兩種形式存在，為兩可親核試劑，即既有氧親核性也有氮親核性，且由于氧的電負(fù)性較大，此前的吡啶酮卡賓插入反應(yīng)也以O(shè)-H鍵插入為主。我們通過計(jì)算揭示了此反應(yīng)的極高的氮選擇性反應(yīng)機(jī)理。

  該研究成果近期發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上，也是課題組2014年來在該期刊上發(fā)表的第8篇通訊論文。論文鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104708。