串联反应即两个或多个反应依次发生，这种反应可以有效地避免中间体的纯化过程，从而可以得到更为复杂的产物。单个催化剂可以有效的催化串联反应的发生，这种反应被称之为自动串联催化（ATC）。而不论是金属催化还是有机小分子催化这种串联反应已经取得了很大的进展。相反，目前还没有自动串联共催化的反应（ATCC）。
MBH羰基化合物在路易斯碱的作用下既可形成亲电性盐（I，图1）这种中间体，又可以形成烯丙基叶内酯（II，图1）这种中间体。而且，由于MBH羰基化合物具有烯丙基醇的结构，所以该底物又经常被用于烯丙基烷基化反应，在该反应中，MBH羰基化合物在Pd催化作用下可形成π-烯丙基钯配合物从而参与反应（III，图1）。因此，将路易斯碱活化与Pd活化结合起来控制其选择性是一件非常具有挑战性的工作，而且，目前还没有关于共催化活化MBH羰基化合物的报导。基于对这些背景研究，四川大学陈应春课题组首次开发了叔磷和Pd络合物共同催化靛红衍生的MBH羰基化合物与苯酸烯丙酯化合物发生γ取代的[3+2]环加成反应（图1）。
图1（10.1002/anie.201814403）
作者起初是用Pd(PPh3)3催化MBH羰基化合物1a与苯酸烯丙酯2a在THF溶液中反应，同时生成了3a和4a产物（图2）。作者将1a换成位阻更大的1b之后，令人欣慰的是，螺环产物明显增多。紧接着，作者增大了DABCO和DMAP的量，目标产物的收率明显降低。如果将Pd(PPh3)3换成Pd(dba)3将得不到目标产物。这些说明叔磷对于该反应起着至关重要的作用，而且Pd和PPh3缺一不可。然后，作者又将2a换成2b收率也明显得到了提高。最终确定，最优条件为R=t-Bu的MBH羰基化合物与PG=Boc的苯酸烯丙酯在2.5 mol% PPh3催化作用下,THF作为最优溶剂。
图2（10.1002/anie.201814403）
在最优条件下，作者首先对MBH羰基化合物进行了底物扩展（结果见图3）。不论R基团为吸电子基团还是给电子基团，略微延长反应时间即可得到高收率的目标产物，而且当改变R1,R2基团时，收率基本不受影响。但当R1,R2均为甲基时，目标产物的收率略有降低。
图3（10.1002/anie.201814403）
在最优条件下，作者又对苯酸烯丙酯进行了底物扩展（结果见图4）。芳环上不论是何种取代，以及将其换成2-萘和杂环，均能得到高收率的目标产物。然而，若将其换成炔基，乙烯基，烷基等活性不高的基团，即使在高温条件下，收率任然不高。若换成E-4-苯基丁酸3-烯-2-醇，其产物不仅收率低而且为非对映异构体混合物。
图4（10.1002/anie.201814403）
作者紧接着将PPh3换成手性磷催化剂，令人兴奋的是不仅收率高而且还具有不对称选择性（结果见图5）
图5（10.1002/anie.201814403）
作者紧接着又对产物进行了简单的衍生反应，即3l与5发生1,3-偶极环加成反应，且生成的产物具有较好的收率和不对称选择性（结果见图6）。
图6（10.1002/anie.201814403）
为了更深入的了解共催化反应，作者进一步做了一些控制实验（结果见图7）。1b和2a在Pd(dba)3和P4催化剂共同催化作用下不能生成目标产物，即使向该反应中加入PPh3,任然不能生成目标产物。这种现象显示螯合的双膦配体会阻碍该反应的进行。基于此结论，作者又将催化剂P4换成了P5，该反应就能正常进行，且收率很高。更令人惊喜的是，1b和2a在Pd2(dba)3, P4 和DABCO,共同催化作用下可以生成4b，若将DABCO换成L1，其收率和不对称选择性更高。这些实验结果进一步说明了磷类路易斯碱对串联反应至关重要。由此，作者推测出该反应可能的反应机理。首先Pd(PPh3)3活化2b生成π-烯丙基钯配合物A，同时，PPh3活化1b形成E构型磷叶立德中间体B。然后，在共催化作用下发生γ取代烯丙基烷基化反应。紧接着，发生关键一步的氧化加成反应由中间体C生成中间体D。D很快又发生传统的赫克偶联反应生成中间体E，然后，E经过简单的β消除反应最终得到目标产物。
图7（10.1002/anie.201814403）
小结：该课题组首次开发了叔磷和Pd络合物共同催化靛红衍生的MBH羰基化合物与苯酸烯丙酯化合物发生γ取代的自动串联的[3+{attr}2122{/attr}。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814403
全文链接：http://sci-hub.tw/10.1002/anie.201814403
