有机膦化合物在当代化学和生命科学领域中扮演着极其重要的角色。许多有机膦介导的化学反应(如Wittig反应、Staudinger反应和Mitsunobu反应)在有机合成、药物化学和化学生物学等领域中被广泛使用。然而,这些反应往往需要使用化学当量的有机膦试剂,并且产生等量得膦氧化物作为副产物,不仅降低了合成化学的原子经济性,在工业生产方面也会带来潜在的环境污染问题。解决这一难题的最有效方式是将反应体系中产生的膦氧化物原位还原成三价膦,使其重新参与目标反应,从而实现有机膦的循环利用。
近半个世纪以来,化学家陆续开发了一系列P=O键还原方法,其中使用最为广泛的是Beller教授于2012年开发的质子酸催化、硅烷介导的P=O还原体系。然而,目前关于这一还原反应的机制研究非常少见,现有文献中提出的一些可能机理也缺乏充分的理论和实验证据。
唐叶峰课题组近年来一直致力于发展手性膦催化的不对称反应。近期,该课题组报道了一种新型手性双膦催化的不对称Staudinger/aza-Wittig 反应(J. Am. Chem. Soc. 2024, doi.org/10.1021/jacs.4c02755.),并发现Beller教授发展的质子酸催化、硅烷介导的P=O还原体系对实现手性膦的催化循环发挥了重要作用。为进一步理解该P=O键还原体系的反应机制,唐叶峰课题组与Dean J. Tantillo课题组合作,综合利用计算和实验手段,对该反应机理进行了系统全面的研究,最终揭开了其神秘的面纱。