环加成反应是快速、立体专一地构建各类碳环和杂环骨架的最有力策略之一，其中涉及芳基炔烃的环加成尤其引人注目，因为它能通过活化原本惰性的芳基C–H键，直接构建苯并稠合环系。大阪大学（the University of Osaka）Mamoru Tobisu团队和近畿大学（Kindai University）Yusuke Ano报道了一种通过C–H键断裂实现的、钯催化的芳基炔烃与降冰片烯衍生物之间的(3+2)环加成反应。该反应能够从多种芳基炔烃出发，高选择性地合成苯并稠合的五元环产物。值得注意的是，使用大位阻双齿配体可导致(2+2)环加成，从相同原料得到环丁烯衍生物。机理研究表明，两种环加成均经过Pd(0)与AcOH对芳基炔烃的氢钯化，生成乙烯基-Pd中间体。本文研究亮点：
1.反应优化：以二苯乙炔与降冰片烯为模型，初始条件（Pd(OAc)₂/PPh₃/Et₃N，120 ℃）仅得3aa50%、4aa34%；改用P(p-tol)₃并降至80 ℃后3aa升至80%，加入AcOH可定量生成3aa（>99%），而NaOAc显著抑制反应。配体效应显著：CyDPEphos在无AcOH下选择性给出4aa（86%）。手性配体(R)-BINAP初步给出35% ee。
2.配体控制的发散性环加成：仅改变配体即可从相同底物分别获得(3+2)茚满型与(2+2)环丁烯型产物。单齿膦配体经C(芳基)–H断裂生成(3+2)产物；大位阻双齿配体CyDPEphos转向C(乙烯基)–H断裂，生成(2+2)产物。DFT表明CyDPEphos使(2+2)路径的C–H断裂与还原消除能垒均更低，而PH₃下(3+2)路径因四元环还原消除能垒高（35.9 kcal/mol）而占优。
3.广泛的底物适用性：(3+2)反应中，多种二芳基炔烃（Me、OMe、F、CF₃等）收率74%–98%，杂芳基炔烃52%，烷基(芳基)炔烃86%（Z专一）；降冰片二烯与苯并降冰片烯分别61%、63%。(2+2)反应中，二芳基炔烃收率45%–85%，吡啶基82%、五氟苯基75%、萘基45%；多种降冰片烯衍生物收率27%–87%。
4.合成实用性：从简单芳基炔烃与降冰片烯出发，一锅法构建两类高价值环状骨架，收率高、官能团兼容性好。配体调控即可实现骨架发散，无需更换底物；条件温和（80–120 ℃），试剂商业可得，AcOH可被Et₃N捕获再生。初步不对称版本达35% ee，具备进一步优化潜力。
本文发展了一种钯催化的芳基炔烃与降冰片烯的发散性环加成反应，通过配体调控实现了(3+2)与(2+2)路径的选择性切换，并从实验和理论两方面阐明了其机理。
图1. 环加成反应（图片来源：ACS Catal.）
图2. 反应条件的优化（图片来源：ACS Catal.）
图3. 手性配体的初步研究（图片来源：ACS Catal.）
图4. 反应范围和局限性（图片来源：ACS Catal.）
图5. 反应范围和局限性（图片来源：ACS Catal.）
图6. 合成应用（图片来源：ACS Catal.）
图7. 控制实验（图片来源：ACS Catal.）
图8. 控制实验（图片来源：ACS Catal.）
图9. 氘标记实验（图片来源：ACS Catal.）
图10. 反应机制（图片来源：ACS Catal.）
图11. 计算得到的能量分布图（图片来源：ACS Catal.）
图12. 计算得到的能量分布图（图片来源：ACS Catal.）
图13. 计算得到的能量分布图（图片来源：ACS Catal.）
论文信息
Sakura Takahashi, Mamoru Tobisu,* Yusuke Ano*. Palladium-Catalyzed Divergent Cycloaddition of Arylalkynes with Norbornene Derivatives. ACS Catal.,2026, https://doi.org/10.1021/acscatal.6c04049.
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