近日，上海交通大学变革性分子前沿科学中心杨国强团队与陈向洋团队合作，成功报道了一种模块化膦-吡啶-噁唑啉双核型配体。该配体在配位后可自组装形成具有空间受限手性口袋的双核配合物。研究团队将其应用于两种类型的不对称去芳构化炔丙基化反应中，包括含两个连续手性中心的螺环假吲哚类化合物的立体发散合成，从而证明了该配体的催化性能及其独特的手性环境。进一步的机理研究表明，双核物种参与了催化循环，揭示了对映选择性决定步骤，并阐明了双核联烯卡宾铜中间体中的关键轨道相互作用。相关成果以"A Dinucleating Modular Phosphine−Pyridine−Oxazoline Ligand for Cu-Catalyzed Asymmetric Dearomative Propargylic Substitutions"为题发表于《J. Am. Chem. Soc.》。

双金属催化是一种强有力的策略，能够实现协同催化，在有机合成领域具有广泛的应用前景。尽管双金属不对称催化已取得显著进展，但值得注意的是，近年来的大部分成果仍主要依赖于两个独立的单核配体。相比之下，利用手性双核配体通过分子内金属协同作用的策略发展相对滞后，其主要原因在于新型配体骨架的匮乏。传统的合成方法通常通过共价连接或桥联配位基团将两个单核单元相结合，此类方法往往需要多步反应，从而限制了其广泛应用，也导致目前还没有发掘出优势双核配体。因此，设计具有简单骨架且合成便捷的手性双核配体，仍是该领域急需解决的难题。克服这一障碍，对于开发不对称催化新方法以及发掘新颖反应活性具有重要意义。

针对上述问题，上海交通大学杨国强团队与陈向洋团队通过配体设计，开发了一类结构简单、便于合成的新型自组装双核手性配体—6-膦-吡啶噁唑啉（DNPhos）。该配体具有以下几个特点：

（i）结构差异：与Pybox配体不同，DNPhos配体虽为三齿配体，但通过配位角度设计，使配体无法形成钳形单核配合物，仅能与金属自组装形成双核配合物。

（ii）模块化设计：从合成角度看，该配体可视为由两个不同的结构单元：膦基团和吡啶–噁唑啉基团。其中，R2P基团作为单齿配位位点，可通过引入不同的R基团进行结构修饰，并作为软金属的有效配位基团，能够促进过渡金属的氧化加成反应。双齿的吡啶–噁唑啉基团，尤其是其中的噁唑啉部分，作为一种广泛应用的手性配位基团，具有优异的手性诱导能力和可调节的结构特性。

（iii）非对映选择性配合物形成：当两个DNPhos配体分别与两个金属中心配位时，可能生成两种具有不同金属中心手性构型的非对映异构双核配合物。然而，噁唑啉基团手性中心上R′基团与膦基团上R基团之间存在显著的空间位阻排斥，不利于其中一种非对映异构体的形成。在配合物中，手性噁唑啉基团诱导形成整体的手性骨架。对于R2P基团而言，其中一个R基团朝向催化中心。该定向排列的R基团与噁唑啉手性中心上的取代基共同构建了一个明确的手性口袋。

该配体被成功应用于铜催化不对称去芳构化炔丙基取代反应，高效构建了螺环环己二烯酮和螺环假吲哚等重要骨架，对映选择性最高可达99.9:0.1 e.r.。值得一提的是，该双核配体与经典Pybox配体表现出完全相反的非对映诱导能力，从而实现了含两个连续手性中心的螺环假吲哚的立体发散性合成。

通过动力学实验、晶体学分析以及理论计算等多维手段，研究证实了上述反应中的双铜协同催化机制，并根据理论计算提出了相应的电子结构模型。双核联烯卡宾铜中间体形成了一种全新的五中心六电子（C5–e6）共轭体系。在该体系中，三个碳原子的p轨道与两个铜原子的d轨道共同参与离域，形成五个π对称轨道，其中六个电子填充于三个成键轨道。两个铜原子的3d电子向联烯缺电子π轨道发生d→π反馈，联烯碳骨架受到来自两个铜中心的电子稳定作用。随着反应的进行，Cu–Cu距离由2.70 Å缩短至2.46 Å，Wiberg键级由0.16增大至0.32，表明双铜协同作用在不断增强。

上述工作获得了中央高校基本科研业务费专项资金项目、上海市科技攻关计划自然科学基金、国家自然科学基金和上海交通大学科研启动基金的资助。上海交通大学变革性分子前沿科学中心杨国强副教授，陈向洋副教授为本文共同通讯作者，上海交通大学变革性分子前沿科学中心2022级博士生陈宏超和博士后朱建全为论文共同第一作者，上海交通大学为第一作者单位。