图1 卡宾-Ni-Al双金属催化的吡啶C3-H选择性烯化反应
在国家自然科学基金项目（批准号：91856104 和 21871145）等的资助下，南开大学叶萌春教授与美国Scripps研究所余金权教授合作，在双金属催化的吡啶C3–H选择性烯化方面取得重要进展。研究成果以“导向的镍催化剂实现超越传统位点选择性的吡啶C–H烯化反应(A directive Ni catalyst overrides conventional site selectivity in pyridine C–H alkenylation)”为题于2021年10月11日在《自然•化学》(Nature Chemistry)上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-021-00792-1
吡啶结构广泛存在于医药和农药分子中，全球前200强畅销药物中约有20%含有吡啶单元。实现吡啶化合物的选择性C–H官能团化备受学术界和工业界的关注。但由于吡啶较强的配位能力和环的缺电性，很难实现吡啶C3位的选择性烯化。传统的单金属催化体系只能解决选择性问题，无法同时解决活性问题，通常还需要过量的底物和很高的浓度，难以应用于生物活性复杂吡啶分子的后期烯化。
该团队设计了新型双官能团卡宾配体桥联Ni和Al双金属催化剂。通过Al配位活化吡啶底物，再经配体导向金属Ni到达吡啶C3位点，实现远程C–H选择性烯化反应，同时解决了吡啶C3-烯化的活性和选择性难题。反应具有以下特点：（1）合成了新型双官能团卡宾配体用于双金属Ni和Al催化；（2）完成了吡啶C3–H的选择性烯化反应；（3）具有优秀的位点选择性和反应活性；（4）底物普适性好，可用于各类简单吡啶、含氮杂环及具有生物活性的复杂吡啶衍生物的合成（图1）。
该研究发展了新的Ni–Al双金属催化体系，不仅实现了远程C–H活化的新模式，而且为具有重要生物活性的吡啶衍生物的后期C3位烯化提供了高效方法。