一篇Chem. Comm.中的遗憾与启示

金催化近些年受到了广泛关注，在该领域涌现出许多新奇的研究成果。与以贵金属为代表的传统过渡金属催化剂相比，Au(I)有诸多独特的反应性，为有机金属化学带来了一片值得探索的新海洋。2022年，Rubén Vicente等人报道了一个新奇的Au(I)催化环丙烯炔重排反应，而不幸的是，在这篇工作中呈现的计算结果表明作者拟定的机理存在严重错误，与该工作的新颖性不相称。

文章概述

在本文中，作者首先报道了一类底物4的合成方法。使用炔基锂试剂处理铬卡宾，随后与亚甲基环戊二烯反应，可得到具备带有环丙烷的烯炔结构特征的底物4。该底物在5.0 mol%的Au(I)催化剂和5.5 mmol%的AgOTf作用下，在50 ℃可以较高产率得到茚衍生物5. Au催化剂对反应性至关重要。除了5外，可以分离到少量茚环上的异构体。主产物5的结构被单晶证据证明。

文章分析

在描述了反应情况和底物扩展后，作者转而对其机理假设进行讨论。作者根据其假定的机理，给出了如下的势能面：

在这个过程中，底物与Au配位后发生协同的环化-环丙烷开环，生成烯丙基正离子中间体I并构造出产物的6/5并环骨架，随后经过一系列1,2-基团迁移，到达中间体VI。此时VI已经实现了芳构化，与最终产物的差异仅在于甲基的位置。作者认为VI随即发生连续的1,9-甲基迁移和1,9-氢迁移，从而得到最终产物。

如果不进行计算，上述机理假设似乎是形式上合理的。然而作者进行计算并将结果呈现出来后，就告诉了我们这条机理无法走得通。从中间体IV开始，经历TS5发生1,9-甲基迁移，能垒高达39.2 kcal/mol；而随后中间体VI发生1,9-甲基迁移生成打破芳香性的中间体VII，其能垒更是高达48.0 kcal/mol。显然，这些步骤在50 ℃的反应条件下是不可能发生的。

我们知道，室温（298 K）下可以大致认为活化自由能低于25 kcal/mol的反应能够在可接受的时间内发生。根据Eyring方程，忽略指前因子项，通过比较与活化自由能相关的指数项，我们可以直观感受48.0 kcal/mol的反应的时间尺度；323 K下能垒为48.0 kcal/mol的反应，比298 K下能垒25.0 kcal/mol的反应慢了1.4 × 1014倍！由此我们知道，作者所假设的1,9-迁移反应，在当前反应条件下需要接近1000万年才能发生！

显然，作者呈现的计算结果是很有价值的。它证明了作者所假设的机理路径无法成立，避免了我们被其误导。但遗憾的是，作者可能似乎没有意识到这一点，将其当做了假设机理的“证据”，从而得出了错误的结论。

如果想要进一步从实验上验证作者提出的机理，也并不难。只需将中间体VI投入到反应体系中，观察是否能转化为最终产物即可。如果能够转化，意味着存在某些未知的反应过程实现VI的异构化，接下来需要重新拟定机理并进行计算验证；而如果不能转化，则这个已经岌岌可危的机理假设就可以被彻底宣判死刑了。遗憾的是作者没有进行这一实验。

可以相信，在本文发表后，会有许多人瞄准本文中的反应，力图进行更加详实的机理实验、充分扎实的机理拟定和计算验证，最终得到一个能经得住实验证据和计算结果两方面考验的正确的机理。