成都大学明佳林团队JACS：利用芳炔催化对映选择性构建轴手性联芳基

导读

轴手性联芳基骨架作为配体、催化剂、药物及材料领域的核心结构单元，其不对称合成至关重要。芳炔作为瞬态高活性芳基合成子，是合成该类骨架理想来源。然而，现有的方法中芳炔用于构建轴手性联芳基仍依赖于化学计量的手性源（图1），早期依赖手性助剂/化学计量配体辅助（图1，左），最近Coquerel等发展的由光学纯轴手性前体经过芳炔中间体立体转一性发生环加成反应（图1，右）。不对称催化构筑轴手性联芳基至今仍属空白，其根本挑战在于芳炔作为中性、短寿命且高活性的中间体，须在毫秒级时间窗口内于手性环境中被快速捕获，并有效抑制三聚及背景环加成等副反应，这对催化体系提出了极为苛刻的要求。

图1. 研究背景。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

面对重重挑战，研究团队另辟蹊径，设计并开发了新型手性P,N-配体(R)-JiaPhos，构筑起高效的手性钯催化体系，实现了对化学选择性和对映选择性的精准调控（图2）。该方法的底物适用性高：无论是三邻位还是四邻位取代的联芳基，亦或是多样的碳芳基与杂芳基化合物，均可顺利参与反应，实现C−C、C−N和C−B轴手性的高效构建（>40 examples, high yields, up to >99.5% ee）。更值得一提的是，产物中的膦氧化合物可被简单还原为轴手性膦配体，应用于经典不对称催化中。

图2. 芳炔催化对映选择性构建轴手性联芳基化合物。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

研究团队以苯炔前体1a与炔烃2a为模型底物，系统筛选了配体、钯源、溶剂、氟源及温度（图3）。新型P,N-配体(R)-JiaPhos在优化条件下（MeCN, −20 °C）以92%产率和98% ee得到产物3aa，有效抑制芳炔三聚副反应。配体筛选表明双齿与单齿配位模式的微妙平衡至关重要；乙腈为最优溶剂，低温有效抑制非催化背景反应，确保了高效不对称诱导。

图3. 条件筛选。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

在优化条件下，炔烃底物适用范围广泛：含羰基、芳基−烷基、芳基−芳基及芳基−杂芳基取代炔烃均能以高产率和高ee值得到目标产物（图4）。炔基氧化膦、膦酸酯同样兼容，为轴手性膦配体合成提供便捷途径。多种官能团（卤素、氰基、酯基等）耐受良好；杂联芳基、四邻位取代联芳基及C−N/C−B轴手性均可构建，末端炔烃亦能顺利参与反应。

图4. 炔烃底物适用范围。。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

研究团队进一步考察了芳炔前体的适用范围。对称3,4-取代芳炔、2,3-萘炔及二甲氧基/亚甲二氧基苯炔均能高效反应，以高产率和优异ee值得到目标产物（图5）。非对称芳炔中，3-甲氧基苯炔前体表现出高区域选择性（>80%），而间位取代芳炔则区域选择性较低。三蝶烯基芳炔前体以97%产率和96% ee得到空间拥挤产物；菲基芳炔前体则实现了轴手性与螺旋手性的同步构建，展示了该方法在材料化学中的潜力。

图5. 芳炔前体适用范围。。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

图6，机理研究表明，手性Pd(0)与两分子苯炔配位后经二聚形成钯杂环中间体，炔烃配位及迁移插入构建第二根C−C键为对映选择性决定步，随后还原消除完成催化循环,。DFT计算显示(R)-JiaPhos在反应中以单齿模式配位。反应监测表明苯炔生成是决速步，6小时反应完全。间甲基芳炔前体得到1:1:1:1异构体混合物，呋喃捕获实验生成Diels−Alder加合物并抑制产物生成，均支持自由苯炔途径。

图6. 机理研究。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

该方法克级规模制备了轴手性氧化膦3ah，还原后得到新型三价膦配体6。与Hayashi的(S)-H-MOP相比，配体6具有更深的手性空腔，在钯催化苯乙烯氢硅化反应中表现出更优的对映选择性。此外，经两步转化即可获得手性DavePhos类似物9，并成功应用于铑催化的不对称芳基化反应，充分展示了该方法在新型手性配体应用中的实用价值。

图8. 衍生化实验。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

总结与展望

该工作发展了首例钯催化芳炔与炔烃的[2+2+2]环加成反应，实现了轴手性联芳基的催化对映选择性构建。借助新型P,N-配体(R)-JiaPhos，成功解决了芳炔三聚、背景环加成及高活性中间体立体控制等长期挑战。该方法底物范围广，兼容C−C、C−N和C−B轴手性构建，克级合成及配体衍生化展示了实用价值，为高活性中间体的选择性转化提供了新思路。

这一研究成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.上，文章的第一作者是2024级博士研究生赵嘉豪和2025级硕士研究生游文静，四川大学硕士研究生罗慧琳在理论计算方面做出了重要贡献，明佳林教授、廖丽丽研究员和陈树峰教授为共同通讯作者。

论文详情

标题：Harnessing Arynes for Catalytic Enantioselective Construction of Axially Chiral Biaryls

作者：Jia-Hao Zhao+, Wen-Jing You+,Chao Sun, Hui-Lin Luo, Wen-Cong Li, YiHe Cao, Hao Sun, Mei-Lin Feng, Shufeng Chen,* Li-Li Liao,* and Jialin Ming*

期刊：Journal of the American Chemical Society

日期：First published: 29 July 2026

链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c11788

明佳林研究员简介

明佳林，成都大学化学化工学院研究员，博士生导师、硕士生导师，学科专业带头人。2014年本科毕业于四川大学。2014–2019年在新加坡国立大学与南洋理工大学 Tamio Hayashi 课题组攻读博士学位。主持国家自然科学基金2项及多项省部级科研项目。自2019年起开展独立研究，聚焦芳基金属驱动的不对称多 C–C 键协同构筑与方法学创新，以通讯作者在 Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition、Nature Communications、ACS Catalysis、Chemical Science、Organic Letters 等期刊发表论文30余篇。现任 Chinese Chemical Letters 青年编委。课题组主页https://www.x-mol.com/groups/ming_jialin