【有机】吴小锋课题组：利用配体控制的炔烃硫羰基化反应实现线性和分支的α,β-不饱和硫酯的合成
过渡金属催化的、利用一氧化碳作为C1源的羰基化反应，是一种非常重要的合成转化。相应的，发展选择性的催化转化过程是实现精准有机合成的关键。通过控制区域选择性，可以利用相同的底物选择性分别实现分支产物和线性产物的合成。近些年来，虽然区域选择性氢甲酰化、烷氧羰基化和氨基羰基化都取得了成功，但区域选择性硫羰基化反应的发展受到很大限制。这可能是由于含硫化合物对后过渡金属具有较强的亲和力从而影响了配体与催化剂的配位。而反应中配体的性质是影响催化剂体系选择性的主要因素。因此，探索一个合适的催化体系来区域选择性地实现硫羰基化过程具有重要意义。
不饱和硫酯是生物合成和有机合成化学中的重要化合物，其可以在复杂生物活性分子以及天然产物的化学选择性合成中作为重要的中间体。除了经典的缩合反应之外，炔烃的硫羰基化反应为α,β-不饱和硫酯的合成提供了一个理想的途径。20世纪90年代，Ogawa和Sonoda小组首次报道了过渡金属催化的乙炔硫甲酰化反应（Scheme 1A, top）。当反应使用钯作为催化剂时，可以观察到少量的硫羰基化产物。他们小组随后的工作表明，利用铂催化剂可以高选择性实现分支产物的合成（Scheme 1A, bottom）。
最近年，Xiao和Alper等人实现了钯催化的硫羰基化反应，他们主要专注于联烯、烯基环丙烷和1,3-二烯的转化。然而，关于炔烃的硫羰基化反应的报道非常少，其同样也受到选择性差的限制。且到目前为止，很少有官能团能在此类反应中兼容（Scheme 1B）。在此背景下，探索一个新的催化体系来高区域选择性地实现炔烃的硫羰化反应是非常有必要的。
最近，德国莱布尼兹催化研究所和中科院大连化物所的吴小锋教授报道了一类配体控制的炔烃区域选择性硫羰基化反应。通过使用5-氯硼水杨酸（5-Cl-BSA）作为温和的酸添加剂，可以以较好的选择性分别实现线性和分支的α,β-不饱和硫酯的合成。值得注意的是，此方法首次实现了内炔的硫羰基化反应。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202106079）上（Scheme 1C）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
作者以苯乙炔1和苯硫酚2作为模板底物。通过一系列条件筛选，作者发现通过配体的调控可以实现多样的区域选择性。当反应使用DPEphos作为配体时，可以直接实现线性α,β-不饱和硫酯的合成（Table 1）。当反应使用三(2-呋喃基)膦作为配体时，可以实现分支α,β-不饱和硫酯的合成（Table 2）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
在得到最优反应条件后，作者立刻对此反应的底物范围进行探索。首先，作者探索利用炔烃硫羰基化反应实现线性α,β-不饱和硫酯合成的底物范围（Figure 1）。实验结果表明反应具有较好的底物适应性和官能团兼容性。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
接下来，作者对分支α,β-不饱和硫酯合成的底物范围进行探索（Figure 2）。同样的，反应具有较宽的底物适用范围以及较好的官能团兼容性。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
由于内炔的催化硫羰基化反应尚未见报道。因此作者尝试使用内炔作为底物来实现此转化。令人高兴的是，内炔也可以成功地转化为所需的不饱和硫酯，且产率中等至良好（Figure 3A）。值得注意的，一些生物活性分子也可以兼容此反应过程（Figure 3B）。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
最后作者提出了可能的反应机理（Scheme 2）。作者认为在酸性添加剂和双齿或单齿配体存在的情况下，反应最初生成Pd-H物种I或I'。随后Pd-H物种与炔烃发生反马式加成或马式加成产生相应的线性或分支中间体II或II'，接着通过CO的配位和插入得到酰基钯物种III或III'。最后，硫醇与酰基钯配合物反应，得到所需的α,β-不饱和硫酯，并再生Pd-H物种进行下一个催化循环。
（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
总结：吴小锋教授报道了一类配体控制的炔烃区域选择性硫羰基化反应。反应中配体可以调控反应的区域选择性，当反应使用DPEphos作为配体时，可以直接实现线性α,β-不饱和硫酯的合成；当反应使用呋喃膦作为配体时，可以实现分支α,β-不饱和硫酯的合成。值得注意的是，此方法首次实现了内炔的硫羰基化反应。