解锁阴离子-π催化

一个新的领域总是令人兴奋的。当它基于一种明显的“新的”非共价相互作用时更是如此。阴离子与π的相互作用一直存在争议——尽管有些争议——但近年来，关于它们功能的实验证据已经建立到我们可以合理地确信它们是真实存在的阶段。¹

与广泛接受的阳离子-π相互作用(即富电子芳香族系统稳定阳离子)相反，缺乏电子(π-酸性)芳香族表面稳定阴离子是一个很少被利用的现象。除了瑞士日内瓦大学Stefan Matile和他的团队的工作之外，催化中的合理应用迄今为止还是未知的。

该团队早期的工作重点是利用复杂功能材料中的这些“奇异”相互作用，这些材料利用光产生化学或电能。最近，他们开始探索在阴离子-π催化中的应用。2013年，他们证明了高度缺乏电子的芳香表面可以稳定肯普消除的阴离子过渡态²这是一种非常无用的合成反应，但却是研究有机机制的基础。该团队现在已经证明，π-酸性芳香族体系可以有效地催化不对称亚硝基醛级联反应，形成具有五个相邻手性中心的环己烷(图1)。^3.

该团队制备了一种多功能萘二亚胺(NDI)衍生催化剂，包括有机催化脯氨酸组分，以激活烯醛进行共轭添加;反式环己基二胺作为刚性支架，确保衬底紧贴NDI的π-酸性表面;硝基稳定NDI π酸性表面本身;和叔胺基，这是至关重要的反应(图2)。

使用这种初始催化剂，该团队可以形成环己烷产品作为非甾体异构体的混合物。以硝基苯为溶剂得到最佳结果:收率90%，非对映体比63:19:18，主要非对映异构体对映体过剩58%。研究小组认为，硝基苯的电子缺乏性质(与甲苯和苯等其他芳香族溶剂相比)通过π-堆积相互作用增强了NDI表面的π-酸性。

对NDI外围的取代基进行修饰，得到了一系列π-酸度增加的催化剂，这与反应速率和立体选择性直接相关。这有力地表明，阴离子-π相互作用在催化中起作用。增加外围的空间体积进一步提高了选择性，使对映体过剩高达70%。

以硝基苯为溶剂，研究小组将该体系与1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)作为基础，与脯氨酸衍生的有机催化剂一起卡尔·安克尔·约根森丹麦奥胡斯大学的教授Yujiro Hayashi日本东京科技大学教授。虽然π酸性NDI在这些条件下表现最好，但经典体系在CH中具有更高的立体选择性₂Cl₂．也就是说，Matile小组的一种催化剂确实达到了迄今为止报道的最佳非对映体比例(69:12:19)。

这些系统不太可能在短时间内找到许多综合有用的应用，但谁知道未来会发生什么呢。想象阴离子四面体中间体在许多常见反应中的稳定性并不是一个巨大的飞跃，但如果在金属催化反应中，金属或反应中间体的反应活性在这些表面附近是可能的，那么它将变得非常有趣。无论催化方面的进展如何，对这些令人着迷的阴离子-π相互作用的理解和调节的增加将有助于实现Matile的最终目标，即建立日益复杂和功能强大的多组分系统。