非化学键作用实现简单烯烃精准合成手性腈类化合物

非活化烯烃的选择性官能化一直是有机合成领域的核心难题，尤其是难以同时实现区域选择性（反应位点的控制）和对映选择性（手性分子两种镜像异构体的区分）。本研究提出了一种新策略：利用底物氰基与手性双噁唑啉配体之间的非共价π⋯π相互作用，结合过渡金属催化，实现了非活化烯烃的区域及对映选择性氢炔基化反应。

研究背景方面，传统非活化烯烃官能化多依赖共价的底物-金属配位作用，但适用的烯烃范围受限于少数配位基团（如8-氨基喹啉等）。而非共价相互作用广泛存在于自然界，已用于晶体工程、超分子化学等领域，但此前尚未有研究利用其稳定过渡态以同时控制区域和对映选择性。手性腈类化合物是合成胺、醛、羧酸等多种功能分子的关键中间体，在材料、医药和农药领域应用广泛，然而现有方法主要生成α-支链腈，获取具有β、γ、δ等远程手性中心的腈类仍十分困难。

研究方法上，团队以镍催化体系为核心，通过筛选发现手性双噁唑啉配体L16能与底物氰基形成π⋯π相互作用。优化后的反应条件（NiCl2•DME为催化剂、NaF为碱、NaI为添加剂、(MeO)3SiH为氢源、DMA/DME混合溶剂）可高效催化反应。

底物范围研究显示，该方法对多种芳香族、杂芳香族和脂肪族炔基溴均适用，无论取代基的电子效应和位阻如何（如含氟、氯、溴、三氟甲基、氰基、醛基等官能团），均能以高对映选择性生成手性高炔丙基腈。对于含腈基烯烃， homoallylic腈（生成γ-手性中心）和bishomoallylic腈（生成δ-手性中心）也能顺利反应，且通过微调条件可保持高选择性。

应用价值方面，该方法可用于药物分子的后期修饰，如非布司他、丙磺舒等衍生的炔基溴均能高效反应。克级规模反应仍保持高收率和对映选择性，产物可进一步衍生为胺、酰胺、酯、烯烃等多种化合物，展示了良好的实用性。

机理研究通过氘标记实验证实氢源来自硅烷，氢金属化步骤为马氏加成且不可逆；无氰基的烯烃反应区域选择性极差，证实氰基的关键作用；配体对映体过量值与产物呈线性关系，表明活性催化剂为单配体配位；DFT计算进一步验证π⋯π相互作用稳定过渡态，是控制区域和对映选择性的关键。

总之，该研究利用非共价相互作用为非活化烯烃官能化提供了新策略，不仅拓展了手性腈类化合物的合成方法，也为有机合成中选择性催化过程的设计提供了新思路，在材料科学和 medicinal chemistry 等领域具有潜在应用。