苯炔，自1902年由Stoermer和Kahlert首次提出以来，已有一百多年的历史，其相关研究发展至今，取得了丰富的研究成果。苯炔的突出特性是可高效地在苯环上同时构建两个新的官能团，具有步骤经济性优势。然而，与苯炔相比，对同样是具有角张力的高活性中间体环己炔的研究仍相对落后，直到近几年才开始受到越来越多的关注。但是，在以往的报道中，环己炔从反应模式和反应效率上往往不如苯炔。一个值得化学家们思考的问题是：能否发现一些新颖的反应体系，使环己炔在这些体系中表现出优于苯炔的反应活性或选择性。
图1. 研究背景 吉林大学李杨教授自独立工作以来，一直致力于利用苯炔中间体实现多取代苯的构建，并取得了一系列研究成果，如利用其课题组开发的多米诺苯炔试剂实现了亲核-ene串联环化反应（图2a, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3555）。为弥补该反应原子经济性不足的缺点，近期，李杨教授课题组进一步提出，将metallo-ene反应引入到多米诺苯炔过程中，从而重现1,2,3-三官能化转化（图2b）。 图2. 前期工作及课题设计 为实现上述设想，作者首先将研究对象锁定在烯丙基硅、硼、锡化合物上（图3a）。经初步探索，发现只有烯丙基锡能与苯炔发生metallo-ene反应，但同时不可控地发生了经典的hydrogen-ene反应。仅有当环己烯基锡作为底物时，才得到单一的stannum-ene反应产物（图3b）。令人惊喜的是，当使用环己炔时，其stannum-ene反应不仅能高效发生，且无hydrogen-ene反应产物（图3b）。此环己炔反应的底物适用范围更加广泛，不但可构建季碳中心，且炔丙基锡和联烯基锡均能实现类似转化。为探究苯炔及环己炔在stannum-ene反应中化学选择性差异的来源，作者与蓝宇教授重庆大学课题组合作，开展了理论计算研究（图3c），通过使用形变能/结合能（distortion/interaction）模型算法，发现环己炔的stannum-ene反应是晚期过渡态，即环己炔与烯丙基锡的距离同苯炔体系相比更近，这导致了更高的Pauli排斥力，同时增加了烯丙位锡、氢与环己炔之间Pauli排斥力的差异，从而使锡/氢-ene反应选择性大幅增高。 图3. 苯炔/环己炔与烯丙基锡的stannum-ene反应 最后作者对反应产物进行了应用衍生化，并将该反应用于多米诺苯炔的亲核-ene反应中，实现了连续三取代苯的构建，展现了该stannum-ene体系的潜在应用价值（图4）。 图4. 衍生化研究 综上，李杨教授课题组与蓝宇教授课题组合作报道了苯炔/环己炔与烯丙基锡协同的stannum-ene反应，发现环己炔在化学选择性及反应效率上均远超苯炔。理论计算表明，Pauli排斥力是导致反应差异性的主要因素。该工作不仅发现了一种新颖的角张力环炔化学反应，还揭示了环己炔与苯炔之间不同的反应特性，为化学工作者深入理解这两种环炔中间体的特性提供了一定参考。 论文信息： The Stannum–Ene Reactions of Benzyne and Cyclohexyne with Superb Chemoselectivity for Cyclohexyne Lianggui Li, Chunhui Shan, Jiarong Shi, Wensheng Li, Prof. Dr. Yu Lan, Prof. Dr. Yang Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117351
