手性膦化合物在不对称转化中起着至关重要的作用，而基于联芳基轴手性骨架的手性膦化合物是所有手性膦中一类特殊的结构，被广泛应用于各种不对称催化反应中。其中轴手性双齿膦配体已经被大量开发，除此之外，轴手性联芳基单膦配体也备受关注，并在各种不对称催化中表现出良好的反应活性以及突出的选择性。（图1A）尽管化学家们对轴手性膦化合物进行了大量的研究，但高效合成轴手性联芳基单膦化合物的研究相对较少。常见的是利用Suzuki- Miyaura偶合反应制备相应的轴手性联芳基膦化合物（图1B）。华侨大学宋秋玲教授课题组一直致力于元素化学的研究，近些年在有机硼化学、有机氟以及有机磷化学方面取得了一系列研究进展(Acc. Chem. Res. 2021, doi: 10.1021/acs.accounts.1c00132; Chem. 2020, 6, 2347; Nat. Commun. 2021, 12, 441; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 3294; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 7322; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 13421; Nat. Commun. 2019, 10, 5709; Chem. Sci. 2018, 9, 7666; ACS Cent. Sci., 2020, 6, 10, 1819; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 881; Cell Rep. Phys. Sci. 2020, 1, 100268; Chem. Commun. 2020, 56, 6469-6479 (feature article); Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 9197)。

近期，该课题组采用Catellani反应策略，利用手性降冰片烯以芳基硼酸和苯乙烯类作为Catellani反应的终止试剂 (第三个试剂)，合成一系列具有轴手性的含磷氧化合物（图1C）。值得注意的是，当用1-萘硼酸作为终止试剂时，可以方便地构建同时含有两个轴手性的化合物，这是一般方法难以实现的。另外，这类化合物可以通过还原得到构型专一的手性膦配体，在一些不对称催化反应中展现出很好的反应活性以及选择性。

图1. 金属催化对映选择性构建轴手性联芳基单膦氧化物的概述

作者以1-碘代萘，(2-溴-3-甲级苯基)-二苯基氧膦以及苯乙烯作为模版底物进行了一系列的条件优化。得到最优反应条件之后，多种不同的碘代物、溴代物以及苯乙烯类和芳基硼酸等底物进行考察，在该体系下均能以中等到好的收率以及可观的ee值得到相应的目标产物。值得注意的是，利用该策略，作者也制备出具有双轴手性的分子（图2所示）。

图2. 底物扩展

为了验证该反应的实用性，作者对反应进行了克级合成。并且对膦氧化合物进行了还原，得到了高产率高ee值的轴手性联芳基单膦配体。利用这些轴手性联芳基单膦配体在钯催化的不对称烯丙基化反应中体现出很好的反应活性以及选择性（图3所示）。

图3. 克级反应、还原以及应用转化

对于反应的机理， 作者与郑州大学蓝宇教授课题组合作对该反应机理进行了详细的理论计算 （图4所示），提出该反应手性控制的具体步骤。并以3D影像手段呈现过渡态TS4的构像以及其空间排斥现象（图5所示）。以此作者提出了可能机理 （图6所示），Pd（0）与芳基碘化物发生氧化加成，生成中间体I，中间体I与手性NBE进一步反应形成配合物II。该配合物与带有膦氧基团的芳基溴化物2进行氧化加成，得到手性Pd（IV）配合物III。随后，发生还原消除和α-碳消除，以产生轴向手性Pd（II）络合物IV，并再生成手性NBE。IV被终止的亲核试剂3捕获，获得具有轴手性的双芳基单膦氧化合物。

图4. 自由能曲线图

图5. 过渡态TS4的3D构像以及空间排斥现象

图6. 反应机理

综上所述，作者完成了以芳基硼酸和苯乙烯作为终止试剂的不对称Catellani反应，合成了丰富的轴手性单膦氧化合物。该方法为轴手性单膦氧化物的制备提供了一种独特的策略。对产物进行还原，以得到轴手性联芳基单膦配体，这些配体在不对称合成中具有巨大的应用潜质。该工作发表在CCS Chemistry，已在官网“Just Published”栏目上线。