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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 {attr}3225{/attr} Superb Chemoselectivity for Cyclohexyne Lianggui Li, Chunhui Shan, Jiarong Shi, Wensheng Li, Prof. Dr. Yu Lan, Prof. Dr. Yang Li Angewandte Chemie International Edition
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