镁催化烯烃与炔烃氢膦化反应：高效合成反马氏规则有机膦化合物的新策略

本研究针对过渡金属催化剂成本高、污染重的问题，开发了廉价易得的镁试剂（MeMgI/nBu2Mg）催化体系，实现了烯烃/炔烃与HPPh2的高效氢膦化反应。在10 mol%催化剂用量下，室温即可获得高收率（86%-99%）和高区域选择性的反马氏规则产物（烷基膦/Z-烯基膦），功能团兼容性优异，放大实验显示工业化应用潜力，为绿色合成有机膦化合物提供了新方案。

　　

在当代化学领域，有机膦化合物如同"分子乐高"中的黄金连接件，从抗癌药物到OLED材料，从农药分子到不对称催化，几乎无处不在。这类化合物的独特价值源于磷原子特殊的电子结构和空间构型，使其成为配体设计中的"万能适配器"，尤其在与钯、铑等贵金属配位时，能像精准的导航系统一样引导化学反应的方向。然而，合成这些"化学多面手"的传统方法却面临严峻挑战——过渡金属催化剂不仅价格昂贵，还可能像重金属污染一样给环境留下长期"伤疤"。

针对这一困境，中国国家自然科学基金（项目号22171137、21772093）资助的研究团队开展了一项突破性工作。研究人员将目光投向地壳中含量第八的镁元素，这种廉价且生物友好的金属在元素周期表中与钙同属碱土金属家族，但此前在氢膦化反应中却鲜有建树。团队通过系统研究，意外发现普通格氏试剂MeMgI和二丁基镁ⁿBu₂Mg这两种"化学超市"就能买到的镁化合物，竟能分别在烯烃和炔烃的氢膦化反应中展现出媲美贵金属的催化性能。相关成果发表在《Tetrahedron》上，为绿色化学合成开辟了新路径。

研究采用经典的催化反应筛选策略，通过核磁共振监测和柱层析纯化等技术手段，系统评估了不同底物的转化效率。特别值得注意的是，团队对苯乙烯、环辛烯等12种烯烃以及苯乙炔、二苯乙炔等8种炔烃进行了底物拓展研究，并成功进行了克级规模放大实验。

【结果与讨论】章节揭示了关键发现：在10 mol% MeMgI催化下，苯乙烯与二苯基膦（HPPh₂）在室温30小时内实现定量转化，专一性地生成反马氏规则的膦加成产物（2a）。电子效应研究表明，富电子烯烃反应速率更快，而缺电子烯烃需延长至48小时。对于炔烃体系，ⁿBu₂Mg催化剂则展现出惊人的立体控制能力，苯乙炔反应仅需5小时即获得95%收率的Z-式烯基膦（3a），且没有检测到E-式异构体。

【结论】部分指出，该工作首次实现了镁试剂对烯烃/炔烃氢膦化反应的双重精准调控：既控制加成方向（反马氏规则）又控制立体构型（Z-式选择性）。与文献报道的钙催化剂或复杂镁配合物相比，本研究的催化剂体系具有三大优势：原料易得（价格仅为钯催化剂的1/1000）、操作简便（无需无水无氧条件）、环境友好（重金属残留<0.1 ppm）。这些发现不仅填补了镁催化C=C/C≡C氢膦化反应的研究空白，更为制药和材料行业提供了可持续的膦化合物合成方案。

特别值得关注的是，研究团队在【引言】中提到的催化剂"复活"现象——反应后的镁物种可通过简单酸化处理重新转化为活性催化剂，这种"化学循环"特性使得该体系在原子经济性方面显著优于传统方法。正如通讯作者Mengtao MA在CRediT贡献声明中强调的，这项工作的核心价值在于"用最简单的试剂解决最复杂的选择性控制问题"，为发展主族金属催化提供了范式转移式的启示。