浙江大学陆展团队亮点评述 | 配体接力催化：一种新兴的高效合成策略

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综述背景

如何实现简单易得原料的高值化，一直是化学家关注的重要科学问题。金属催化反应为解决该问题提供了丰富的方法学。单金属/多配体催化（Single Metal/Multiligand Catalysis, SMMLC）往往可以提供多种催化功能，与经典金属催化反应（单金属单配体）形成互补，已被应用于高效、高选择性的合成。近年来，配体接力催化（Ligand Relay Catalysis, LRC）作为一种新兴的单金属/多配体催化策略，因其具有良好的可调控性以及操作简便等特点，渐渐受到了研究者们关注。基于配体接力催化，一种金属配合物在完成第一步催化循环后，其中的中心金属可以接力给外加的接力配体并形成新金属配合物；新配合物可以作为新催化剂促进第二步的化学反应。这种策略可以诱发多步反应并引入多个官能团，这为从简单易得的大宗化学品出发并构建高附加值的功能分子提供了一类有效的新方法。这种策略，不仅能消除两种催化剂共存时的相互干扰，而且也符合“金属经济性”的原则。此外，配体接力催化相较于单金属单配体催化可以通过改变接力配体更加灵活地调控反应以解决此前无法实现多步反应的选择性控制问题，同时也可以进一步提高反应效率。目前，关于单金属/多配体的配体接力催化还未有综述报道。

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综述内容

最近，浙江大学陆展教授团队对单金属/多配体催化以及配体接力催化进行了亮点评述。该评述系统性地讨论了单金属/多配体催化的具体分类标准（图1）并且列出了过去 20 年关于单金属/多配体催化以及配体接力催化的相关代表性工作（图2），包括混合配体催化（BMC），动态多配体接力催化（DMRC）、协同配体接力催化（CLRC）和连续配体接力催化（SLRC）。然而，配体接力催化目前仍然存在一些限制，中心金属主要受限于贵金属如 Ru，Rh 和 Pd 等，地球丰产金属则相对报道较少，仅有 Cu，Ni 以及 Co 等少量例子适用于配体接力催化。此外，接力配体组合的范围主要为单齿/单齿，单齿/双齿，双齿/双齿配体，其他类型的接力配体组合如双齿/三齿，三齿/三齿等几乎没有报道。接力配体的类型主要为中性/中性配体接力，而中性/阴离子，阴离子/阴离子配体接力报道相对有限。由此，研究者们可以开发更加多元的接力配体组合（不同齿数，不同电性）来解决此前已知的配体接力体系无法处理的问题。另外，该团队总结相关工作的同时，还指出了该领域有待拓展的方向，例如丰产金属配体接力催化有待进一步发展，机理研究需要进一步深入，特别是引入原位监测技术揭示配体接力过程以及获取关键的接力活性中间体。随着有关配体接力研究的深入，反应的兼容性和适用范围将进一步提高，为解决更加具有挑战性的科学问题提供一种可选的策略。

图1 过渡金属催化分类。

图2 单金属/多配体催化时间轴（部分代表性的重要工作）。

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总结展望

在国家自然科学基金、科技部重点研发项目、浙江省自然科学基金和浙江大学等项目和单位的资助下，浙江大学陆展教授团队对单金属/多配体催化以及配体接力催化领域做了相应的亮点评述，系统性地总结了配体接力催化的发展和现状，并提出了其未来可能的发展方向。

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论文信息

Ligand relay catalysis: a newly emerged synthetic strategy

Yufeng Sun, Bingcheng Wang and Zhan Lu

Org. Chem. Front., 2023, Advance Article

https://doi.org/10.1039/D3QO00913K

*文中图片皆来源上述文章

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