不飽和有機(jī)化合物的催化氫化在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都具有廣泛的應(yīng)用，特別是在藥物制備、香料等精細(xì)化學(xué)品的合成等領(lǐng)域。其中，α,β-不飽和羰基化合物的1,4-還原尤其引起了人們的關(guān)注。除氫氣作為氫源之外，硅氫、甲酸鹽以及醇類(lèi)化合物都被高效、廣泛地用于此類(lèi)底物的氫化。雖然目前也發(fā)展了一些無(wú)過(guò)渡金屬（硒粉、硼烷以及電子）催化的氫化反應(yīng)，但不飽和化合物的選擇性氫化主要還是依賴于過(guò)渡金屬和配體組成的催化體系。
目前，大多數(shù)1,4-還原反應(yīng)仍然存在一些缺陷，例如敏感官能團(tuán)的耐受性差以及具有高度取代且位阻大的底物反應(yīng)性一般較差。事實(shí)上，這種空間限制有時(shí)會(huì)影響氫化的選擇性或?qū)е職浠磻?yīng)無(wú)法進(jìn)行。例如，Snyder課題組在coccinellid生物堿exochomine、arborisidine和chilocorine C的合成過(guò)程中就遇到了大位阻底物的氫化難題。如Scheme 1所示，在合成exochomine的最后一步反應(yīng)中，需要對(duì)大位阻烯酮1進(jìn)行高選擇性還原，而烯酮1含有的二硫戊環(huán)、芐基酮、?；量└菀妆贿€原，且反應(yīng)過(guò)程中伴隨著副反應(yīng)發(fā)生。目前，對(duì)于目標(biāo)產(chǎn)物2的合成，需要在當(dāng)量Mn(dpm)3參與的以硅氫做為還原劑的條件下完成（Scheme 1A）。考慮到此類(lèi)反應(yīng)需要當(dāng)量金屬試劑以及硅氫作為還原劑，因此，開(kāi)發(fā)新型的催化體系，以氫氣作為氫源來(lái)實(shí)現(xiàn)α,β-不飽和羰基化合物的催化1,4-還原極為重要。
最初，Norton課題組嘗試在Cr催化劑[CpCr(CO)3H]和Co催化劑[Co(dmgBF2)2L2]的條件下以氫自由基轉(zhuǎn)移的方式實(shí)現(xiàn)化合物1到2的還原。但非常遺憾的是，此類(lèi)反應(yīng)并沒(méi)有順利發(fā)生。最近，Cp*Rh作為反應(yīng)的催化劑可以非常高效地實(shí)現(xiàn)芳烴和烯烴的還原。2019年，Chirik課題組發(fā)現(xiàn)(η5-C5Me5)Rh(ppy)H（RhH-1）可以實(shí)現(xiàn)酰胺等含氮化合物以及部分配體的還原，并且最近還實(shí)現(xiàn)了氮雜芳烴的還原。在他們的研究過(guò)程中，在一定的氫氣壓力條件下，RhH-1還原消除2-苯基吡啶之后可以形成活性的多金屬分子簇（可以看成是納米顆粒）（Scheme 1B）。基于上述的研究，最近，哥倫比亞大學(xué)的Jack R. Norton課題組考慮以RhH-1作為反應(yīng)的催化劑實(shí)現(xiàn)1到2的還原。需要指出的是，RhH-1是非常好的氫負(fù)和氫自由基供體，但也是較差的質(zhì)子供體。
在Norton課題組的研究中，RhH-1作為反應(yīng)的催化劑可以高效、高選擇性地實(shí)現(xiàn)烯酮、烯烴化合物的選擇性氫化。此外，機(jī)理的相關(guān)研究表明此反應(yīng)更像一個(gè)均相而非多相的催化體系（Scheme 1C）。相關(guān)研究成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.1c04683）。
（來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）
首先，作者以查耳酮3作為底物對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化研究（Table 1）。最終，以RhH-1作為反應(yīng)的催化劑、在80 psi的氫氣壓力和室溫下即可實(shí)現(xiàn)查爾酮的還原，產(chǎn)率高達(dá)99%。減少催化劑的用量、降低反應(yīng)的壓力或者以RhH-2作為催化劑進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)率都會(huì)不同程度地降低。
（來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）
緊接著，作者對(duì)鏈狀烯酮以及環(huán)狀烯酮的底物適用范圍進(jìn)行了研究（Table 2）。對(duì)于鏈狀烯酮類(lèi)型的底物，即使底物中含有敏感的咪唑、噻吩、磺酰基以及內(nèi)酯等基團(tuán)，反應(yīng)幾乎不受影響，大部分都可以以大于90%的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物。此外，對(duì)于環(huán)狀烯酮的底物，反應(yīng)結(jié)束之后大部分也可以以大于83%的產(chǎn)率得到目標(biāo)化合物，體現(xiàn)了此類(lèi)反應(yīng)廣泛的底物適用范圍。
（來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）
作者進(jìn)一步嘗試了烯醛類(lèi)化合物的還原（Table 3）。在不同反應(yīng)時(shí)間的條件下，可以實(shí)現(xiàn)烯醛選擇性還原為飽和的為醛和醇。此外，在最優(yōu)的反應(yīng)條件下，作者實(shí)現(xiàn)了1的類(lèi)似物40和41的選擇性還原，進(jìn)一步說(shuō)明了反應(yīng)的高效性。
（來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）
為了進(jìn)一步研究此類(lèi)反應(yīng)的底物適用范圍，作為研究了其它烯烴的還原，反應(yīng)結(jié)束之后都可以以大于80%的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物（42-51，Table 4）。此外，此類(lèi)反應(yīng)還可以實(shí)現(xiàn)藥物分子的氫化（Scheme 2）。
（來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）
（來(lái)源：J. Am. Chem. Soc.）
最后，通過(guò)相關(guān)機(jī)理實(shí)驗(yàn)的研究，作者認(rèn)為烯酮等不飽和化合物的還原和普通烯烴的還原具有不一樣的反應(yīng)機(jī)理。并且，反應(yīng)的過(guò)程不是一個(gè)自由基的過(guò)程。
小結(jié)：Norton課題組實(shí)現(xiàn)了銠氫催化α,β-不飽和羰基化合物的1,4-還原，并且，此催化氫化反應(yīng)體系具有廣泛的底物適用范圍。相信此方法在學(xué)術(shù)以及醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域?qū)?huì)有廣泛的應(yīng)用。
