作者：Wang, W.; He, S. Y.; Zhong, Y. Q.; Chen, J.; Cai. C.; Luo, Y.; Xia, Y.

论文题目：Cobalt-Catalyzed Z to E Geometrical Isomerization of 1,3-Dienes.

DOI: 10.1021/acs.joc.1c03164 

https://doi.org/10.1021/acs.joc.1c03164

1,3-二烯烃是许多药物分子和天然产物的结构单元，同时作为化学、化工生产中重要的原料，在有机合成中发挥着重要作用。最近，硕士生王伟等人在夏远志教授和陈建辉副研究员的指导下发展了一种高效的钴催化1,3-二烯立体异构化反应。在预催化剂CoCl ₂与配体膦-二苯胺-噁唑啉（PAO）的组合中，E/Z混合的1,3-二烯烃的异构化反应以立体收敛的方式进行，从而得到具有高立体选择性的 (E)-异构体产物。相关结果发表在The Journal of Organic Chemistry。

首先，作者以E/Z（45/55）混合的1-苯基-1,3-丁二烯烃作为模板底物，对反应条件进行了筛选。结果显示，在 CoCl ₂作为预催化剂、PAO作为配体、NaBHEt₃作为活化剂、DCM为溶剂的条件下室温反应1小时，反应可实现E/Z >20/1的立体选择性。随后，作者考察了最佳条件下该反应的官能团容忍性。无论在苯环邻位、间位还是对位引入供电子基或者吸电子基团，反应仍保持优异的立体选择性( E/Z>20/1)；噻吩、呋喃、二茂铁以及烷基取代的1,3-二烯烃也可兼容。研究显示，该反应在催化剂负载量为 1 mol % 的情况下可顺利放大至克级规模，展现了良好的应用前景。

  为了探索该反应可能的机理，作者研究了模板底物1a与氘代4-甲氧基苯乙烯（D-4）在标准条件下的反应，发现约40%的氘转移到了(E)-1a的末端C4上，且在苄位没有观察到氘原子(Scheme 1a)，排除了π-烯丙基机理的可能性，且说明了二烯烃的插入发生在C3和C4位置，而不是C1和C2位置。当加入不同自由基捕捉剂（1,1-二苯乙烯、9,10-二氢化蒽和BHT）时，底物1a在标准条件下的反应不受影响，从而排除该反应是自由基反应（HAT机理）的可能性(Scheme 1b)。另外，当以E式1a作为底物时，反应后产物的E/Z值也是97/3，说明Z式烯烃向E式烯烃的转化是热力学控制下是可逆过程(Scheme 1c)。

Scheme 1. Preliminary mechanistic experiments

根据实验结果，作者提出了反应可能的机理(Scheme 2)。首先，氯化钴与配体络合后在NaBHEt₃的活化下生成钴-氢活性物种A，然后(Z)-二烯烃通过迁移插入与Co-H反应形成(Z)-烯基钴配合物[(Z)-B]。 随后，发生σ-π-σ异构化过程得到了中间体D，该中间体通过烯丙基C1-C2键旋转转化为构象异构体D'。 D′再经历σ-π-σ异构化，得到中间体(E)-B。 最后，(E)-B通过β-H消除生成目标产物(E)-二烯烃，并再生催化物种A，完成整个催化循环。

Scheme 2. The proposed catalytic cycle