弱非共价相互作用促进镍催化α-亚烷基琥珀酰亚胺的不对称氢化

过渡金属催化的不对称氢化因其高效、易于工业化的优点，被广泛应用于手性化合物合成。近几十年来，铑、钌、铱、钯等稀有金属催化剂取得了显著成果。然而，这些金属储量有限、价格昂贵、毒性较大，严重限制了其在工业生产中的广泛应用。针对这些挑战，近期研究重点转向利用地球储量丰富的锰、铁、钴、镍、铜等丰产金属作为经济、易得且低毒的替代催化剂。尽管也取得了显著初步进展，但与稀有金属体系相比，这些催化剂的活性仍普遍较低，且尚未实现工业化应用。因此，提升其催化效率成为亟待解决的核心问题。

上海交通大学张万斌教授团队近年来致力于丰产金属催化不对称氢化研究，发现催化剂与底物间的弱吸引相互作用具有协同催化效应，成功开发多种高效催化体系。通过精确调控CH/π···HC/π及CH···O/N等弱非共价相互作用，稳定过渡态并显著提升反应活性。在底物中选择性引入保护基团是很多催化转化中的一种有效的常用策略，既可精准调控化学选择性，又能大幅提升催化效率。近日，该团队成功开发出一种调控底物保护基策略，实现了环外α-亚烷基琥珀酰亚胺的不对称氢化反应。

在确定最优条件后，作者探究了反应机理。实验表明，Ni-H对α碳加成为第一步，随后依赖氢气压力的氢解为决速步骤，并用于确定DFT关键过渡态。在最优条件与机理研究基础上，作者系统考察了N-保护基对催化剂-底物非共价相互作用的影响。结果显示，N-tBu可增强相互作用能2.0 kcal/mol，提升反应速率至13.2%/h，DFT计算支持该正相关趋势。