北京大学余志祥教授课题组一篇JACS一篇Angew！

导读

近日，北京大学余志祥教授课题组在JACS和Angew上发文，在Corey-Winter反应机理研究和铑催化1，5-σ迁移扩环反应合成七元和八元碳环研究方面取得新进展！

JACS：余志祥课题组揭示Corey-Winter反应机理

Corey-Winter反应是经典的人名反应，在1963年被诺贝尔化学奖得主E. J. Corey和Winter两人发现，经常被合成化学家用于烯烃的合成。该反应的过程包括二醇与硫羰基二咪唑反应生成环状的硫代碳酸酯，随后该中间体可以与亚磷酸三烷基酯在回流（111 ℃或以上）的条件下生成二氧化碳与烯烃（图1A）。后来，Corey等人又发现利用一种含氮的环状膦化合物P1可以使反应温度下降到25-40 ℃。但对于其机理，至今还没有很好的理解。Corey在报道该反应时认为该反应可能经历卡宾中间体，但是没有给出实验证据以及卡宾的生成机理。随后，Horton和Tindall发现了该反应可能经历卡宾中间体的实验证据，而Corey等人又发现了该反应可能经历磷叶立德的实验证据。这些实验证据让Corey-Winter反应的机理变得扑朔迷离。目前，广为人知的Corey-Winter反应可能的反应路径有三种（图1B），都以亚磷酸三烷基酯进攻硫代碳酸酯的硫原子为起始，生成偶极子。在路径A中，偶极子直接消除硫代磷酸酯，生成卡宾中间体；卡宾中间体随后发生逆环化（cycloreversion，也可称为逆周环反应或环消除）生成烯烃和CX2。在路径B中，生成的卡宾中间体不是直接生成烯烃和二氧化碳，而是先与亚磷酸三烷基酯反应生成磷叶立德，随后再发生分解生成最后的产物。在路径C中，偶极子关环生成螺环，随后在亚磷酸三烷基酯的辅助下消除硫代磷酸酯，并同时生成磷叶立德，其随后分解生成产物。

图1. Corey-Winter反应及其可能的机理

对于这一机理难题，北京大学余志祥教授课题组利用量子化学计算以及多参数线性拟合等手段，详细地研究了Corey-Winter的机理，并提出了新的反应路径（图2）。有别于其他所有机理，在他们新提出的路径中，亚磷酸三烷基酯首先进攻硫代碳酸酯的碳原子而非硫原子，生成偶极子；随后该偶极子发生分子内环化，生成螺环；螺环直接发生环消除生成卡宾以及硫代磷酸酯；卡宾最后经历协同的逆周环反应生成烯烃和二氧化碳。与此同时，他们还成功地解释了前人的机理实验，提出了模型解释了为什么P1能大大降低反应温度，修正了逆环化过程的电子流动模式以及逆环化过程的Woodward-Hoffmann轨道相关图。

图2. Corey-Winter反应的新机理

近日，该工作以“Involving Carbene or Not? Mechanism of Corey-Winter Reaction”为题发表在J. Am. Chem. Soc.杂志上。文章的第一作者是北京大学博士毕业生张攀，通讯作者是余志祥教授。该工作得到了国家自然科学基金委员会的资助和北京大学高性能计算平台的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c02629

余志祥课题组Angew：铑催化1，5-σ迁移扩环反应合成七元和八元碳环

七元和八元碳环作为关键结构单元广泛存在天然产物中，但合成这两种环系结构一直是合成化学的挑战。余志祥课题组提出是否可以利用二烯环丙/丁烷的1，5-σ迁移扩环反应来高效合成七元和八元碳环。文献中存在相关报道，但反应一般是得到副产物或反应不会发生。

余志祥课题组发现，如果将二烯环丙/丁烷的末端烯烃换成二氟取代的烯烃，相应的底物（即偕二氟二烯基环丙/丁烷）在铑催化剂可以发生形式的1,5-σ迁移扩环反应，生成七元和八元碳环化合物。另外，他们还通过实验和计算化学研究了该反应的机理，发现该反应是由氟促进的氧化环金属化启动，再通过“脱氟卡宾化”机制生成铑卡宾中间体，然后经过卡宾迁移插入和β-H消除实现七元环和八元环化合物的合成。从反应结果来说，烯基二氟作为一种烯酮等价物，克服了烯酮高度活泼，难以和铑催化剂兼容的困难。

这一反应在克级规模上只需要0.5mol%的催化剂，同时这一方法也可以快速地实现复杂分子的后期环同系化，体现了这一方法的应用潜力。余志祥课题组到目前为止发展了多种合成七元和八元碳环的成环反应，这些反应将会为化学家高效构建环系分子提供新的合成工具。

近日，该工作以“Rhodium-Catalyzed 1,5-Sigma Migratory Ring Expansion of gem-Difluorodienyl-Cyclopropanes and Cyclobutanes”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.杂志上。本文的研究工作是在余志祥教授指导下由课题组的博士研究生黄智强和赵思璇完成的。感谢国家自然科学基金委的资助和北京大学高性能计算平台的支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500074

来源：北京大学化学与分子工程学院