近日，美国化学会《Accounts of Chemical Research》杂志在线发表了东北师范大学毕锡和小组银催化活化炔烃的综述文章 。该综述文章概述了毕锡和小组过去十年中在银催化端炔活化方向开展的系统研究工作以及取得的创新研究成果。
Acc. Chem. Res. 2020, doi.org/10.1021/acs.accounts.9b00623
炔烃是基础的化学化工原料，在有机合成中研究广泛。但炔烃中sp杂化的碳原子使其反应性较低，因此，如何活化炔烃的C≡C键是其合成转化的关键。根据C≡C键上的取代基，炔烃可以通过π活化（内炔）或σ活化（端炔）。与内炔相比，端炔往往缺乏有效的催化活化方法，因而在有机合成中的研究进展相对有限。
银盐可以用作有效的软π-路易斯酸催化剂，通过银络合物选择性地活化C≡C键，因此银催化活化端炔研究逐步引起化学家们的关注。然而，已报道的银催化/介导炔烃的转化反应通常仅形成一个碳-碳或碳-杂原子键，得到炔基化/烯基化产物。因此，开发端炔的新反应以产生复杂结构分子，特别是构建含氮分子非常重要。
图1 银的性质及活化端炔烃
作者的研究兴趣侧重于开拓银催化的有机新反应，其中，他们提出了银催化σ-活化炔烃新策略，利用甲基硅基叠氮与异氰作为两类简单易得的氮源，开发了非活化端炔烃的系列有机新反应，为含氮化合物的合成提供了简便新方法。
银催化炔烃的氢叠氮化及序列可控的串联反应
烯基叠氮是一类具有特殊结构的官能化烯烃，其叠氮基团与碳碳双键直接相连，反应性丰富。但是，烯基叠氮的制备方法限制了其合成应用研究。1965年发展的Hassner方法是一种广泛使用的制备方法，但该方法有如下弊端：1）缺乏原子、步骤经济性；2）需要使用化学计量的高腐蚀性氯化碘（ICl）。
2014年，毕锡和小组利用银催化σ-活化炔烃成功发展了高效的非活化端炔的氢叠氮化反应，反应具有宽泛的底物适用范围和优秀的官能团耐受度。结合实验与理论计算进一步研究表明，该反应经历了一种协同加成的反应机制，并发现叠氮化银是真正的催化剂。
随后，基于银催化炔烃氢叠氮化具有高效、高选择性的特点，该小组发展了以即时生成的烯基叠氮为中间体，序列可控的串联反应，实现了炔烃向多种重要含氮化合物的直接转化，例如：发展了炔烃氢叠氮化/环化过程，实现了炔烃向多种含氮杂环化合物的转化，如：稠三氮唑化合物，啡啶类化合物；发展了一锅三组分（炔烃、亚磺酸钠、TMSN3）的炔烃砜胺化反应，首次建立了烯基叠氮向烯胺的合成转化；建立了序列可控的银催化炔烃氢叠氮化/自由基加成/迁移反应，实现了亚胺N-自由基中心引发的芳基迁移/异构化过程；发展了银催化炔烃、三甲基硅基叠氮、亚磺酸钠以及磺酰基叠氮的一锅四组分反应，其中碳碳三键完全断裂，实现了炔向脒的直接转化; 发展了从炔烃出发的一锅两步反应，即银催化炔烃氢叠氮化/1,2-叠氮迁移过程，建立了炔烃向β-二氟烷基叠氮的转化，发展了新型的1,2-叠氮迁移反应。
图2 银催化炔烃氢叠氮化及相关串联反应
银催化炔烃与异氰的偶联反应
异氰是一类具有特殊结构的卡宾，被视为一氧化碳的等电子体，与过渡金属有强配位能力，常用于构建异氰-金属配合物，但是这种强配位作用使异氰难以从金属中心解离，难以参与有机反应。银的d10轨道电子全充满，与异氰配位时反馈π-键弱，因此异氰与银离子结合弱，易于解离。由此可见银是催化异氰活化具有潜力的过渡金属。理论计算进一步证实了这种弱配位活化作用：异氰和异氰银中异氰基团的C原子和N原子NBO电荷分别为 0.324 (0.226) 和-0.559 (-0.367)，异氰与银配位后异氰基团的亲电性显著增加。
基于以上背景，毕锡和小组发展了系列银催化炔烃与异氰的偶联反应，合成了一系列重要的含氮分子。例如，利用银催化剂首次实现了非活化端炔与异腈的[3+2]环加成反应；结合实验与理论计算的进一步研究，我们提出了一种可能的自由基反应机制；发展了异腈与炔丙醇的偶联/氧迁移反应，合成了2,3-联烯酰胺、中氮茚类化合物、烯基砜以及苯丙五元杂环类化合物；基于官能化的异氰，建立了炔烃的直接Csp-H氰基化反应。
图3 银催化活化炔烃与异氰反应
以上研究总结发表在Acc. Chem. Res.，Paramasivam Sivaguru博士为第一作者，毕锡和教授为通讯作者。研究工作得到国家自然基金（21961130376, 21871043, 21522202, 21372038, 21172029和 20902010）的连续资助。
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