(2-膦基苯基)铝二氯化物配合物作为酮、酯和亚胺活化反应中的分子内Al/P路易斯对（Al/P Lewis pairs）

《Chemistry – A European Journal》：(2-Phosphinophenyl)aluminum Dichloride Complexes as Intramolecular Al/P Frustrated Lewis Pairs for Ketone, Ester, and Imine Activation

合成了（2-磷苯基）铝二氯化物配合物，通过引入6位空间位阻基团抑制AlCl3多取代，并证实其形成四元P-Al-C-C环结构。该Al/P基FLP能高效活化酮、亚胺和酯类化合物，DFT计算表明环应变释放和Al-P动态调控是实现活化能力的核心机制。

　　近年来，科学家们对“受阻路易斯对”（Frustrated Lewis Pairs, FLPs）的研究取得了显著进展。这类体系因其独特的性质，能够有效激活小分子并促进多种催化反应而受到广泛关注。FLPs通常由一个路易斯酸和一个路易斯碱组成，但它们之间由于空间位阻无法直接形成稳定的键，从而保持了其反应活性。这种特性使得FLPs在有机合成和催化反应中具有广阔的应用前景。随着研究的深入，人们逐渐认识到FLPs不仅适用于分子间体系，也可以通过共价连接形成分子内体系，从而更灵活地调控反应中心之间的距离和相互作用。

在分子内FLPs的设计中，选择合适的桥接单元（linker）是关键。通过引入特定的取代基，可以有效调节酸碱之间的相互作用，从而增强其对目标底物的反应能力。铝作为重要的主族元素，具有较高的路易斯酸性，且其化合物通常成本较低、毒性较小，这使得基于铝的FLPs在可持续化学反应中展现出巨大潜力。然而，与基于硼的FLPs相比，基于铝的体系研究相对较少，尤其是在分子内FLPs方面。因此，开发新型的铝基FLPs对于拓展其应用范围具有重要意义。

本研究聚焦于一种新型的（2-磷苯基）铝二氯化物复合物，通过在苯并环的6位引入不同的取代基，如叔丁基、乙基或PCy₂，实现了对铝氯化物（AlCl₃）与锂芳烃之间的选择性单取代。这一策略有效抑制了过度取代反应的发生，使得目标复合物能够被成功分离和表征。实验结果表明，这些复合物在结构上形成了一个四元环结构（P–Al–C–C），并表现出显著的FLP特性。通过单晶X射线衍射和核磁共振（NMR）光谱分析，进一步确认了这些复合物的结构特征及其空间排列方式。

在反应活性方面，这些新型的（2-磷苯基）铝二氯化物复合物表现出对多种底物的高效激活能力，包括脂肪族酮、N-芳基亚胺和丙炔酸酯。其中，Al/P基FLPs通过协同作用激活这些底物，形成相应的加成产物。例如，与酮类化合物反应时，复合物能够促使磷原子与酮的羰基碳发生配位，同时铝原子与羰基氧形成键合，从而促进反应的进行。类似的机制也适用于亚胺和酯类底物的激活。特别地，研究还发现，当引入PCy₂取代基时，四元环结构的应变释放可能促进了反应的进行，使得某些原本难以激活的底物也能被有效转化。

为了进一步理解这些复合物的反应机制，研究团队利用密度泛函理论（DFT）进行了计算分析。结果表明，铝二氯化物（AlCl₂）的高路易斯酸性以及磷原子与铝原子之间的动态相互作用是其表现出优异反应活性的重要原因。此外，桥接单元的结构设计在调控反应路径中起到了关键作用，例如，通过调整磷原子与铝原子之间的距离，可以优化其对底物的激活能力。对于某些复合物，如A-3，其结构中存在两个磷原子，其中一个与铝原子形成较强的配位键，而另一个则表现出较弱的相互作用，这可能影响其对底物的反应选择性。

研究还揭示了不同复合物对同一底物的反应活性差异。例如，在与酯类化合物（如丙炔酸甲酯）的反应中，A-2和A-3表现出比A-1更强的反应能力。通过DFT计算分析，研究者发现这种差异可能与四元环结构的应变释放以及磷原子与铝原子之间的空间排列有关。在A-2的反应过程中，铝二氯化物能够有效激活酯的羰基，使得后续的亲核攻击得以顺利进行，从而形成相应的加成产物。相比之下，A-1由于较强的立体位阻，导致其与酯的反应受阻，无法形成产物。这些结果不仅加深了对铝基FLPs反应机制的理解，也为未来设计更高效的分子内FLPs提供了理论支持。

本研究的成果对于推动可持续化学反应的发展具有重要意义。铝作为地球上含量丰富的元素，其化合物的低成本和低毒性使其成为替代传统过渡金属催化剂的理想选择。此外，通过分子内FLPs的设计，可以更精确地调控反应条件，提高反应的选择性和效率。这一发现为开发新型的主族元素催化剂提供了新的思路，也为有机合成中的功能化反应提供了新的工具。

为了验证这些复合物的反应活性，研究团队进行了多种实验，包括NMR光谱分析和单晶X射线衍射。这些方法不仅帮助确认了反应产物的结构，还揭示了反应过程中各原子之间的相互作用。例如，在与酮反应时，NMR谱图中出现了与羰基相关的信号，表明磷原子与酮的羰基碳发生了配位。而在与亚胺反应时，NMR信号的变化进一步支持了铝原子与亚胺氮原子之间的配位，以及磷原子与亚胺碳之间的键合。这些实验数据为理解FLPs的反应机制提供了重要依据。

此外，研究还发现，某些复合物在溶液中的行为与固态结构存在差异。例如，在A-3的NMR谱图中，磷原子与铝原子之间的配位存在动态平衡，这可能影响其对底物的反应活性。然而，在固态条件下，这种动态行为被抑制，导致磷原子与铝原子之间的配位更加稳定。这些结果表明，FLPs的反应特性不仅受到其结构的影响，还可能受到外界环境（如溶剂）的调控。因此，在实际应用中，需要综合考虑反应条件对FLPs性能的影响。

本研究的发现不仅拓展了铝基FLPs的应用范围，还为未来开发更高效的主族元素催化剂提供了理论基础和实验支持。通过优化取代基的引入位置和类型，可以进一步提高FLPs对不同底物的适应能力，从而拓宽其在有机合成中的应用。同时，这些研究也为理解主族元素在催化反应中的作用机制提供了新的视角，有助于推动绿色化学和可持续化学反应的发展。未来的研究可能会进一步探索这些FLPs在更复杂反应中的表现，以及其在工业催化中的潜在应用价值。