不對稱過渡金屬催化是合成手性藥物、材料的核心技術，而手性配體是調控催化活性和對映選擇性的關鍵。傳統手性配體存在兩大痛點：

1.NHC 配體因骨架設計難、合成復雜，發展滯后；

2.催化循環中，“氧化加成（需要小位阻配體）” 和 “還原消除（需要大位阻配體）” 對配體空間需求矛盾，傳統剛性配體難以兼顧。

施世良團隊的解決方案：借鑒酶的 “誘導契合模型”+ 優勢手性片段（PCF）策略，設計 “大位阻但柔性” 的手性 NHC 配體 —— 既滿足還原消除的大位阻需求，又能通過單鍵旋轉調整構象，適應氧化加成、轉金屬化等步驟的空間需求，實現 “動態適配” 的立體控制。

1. 配體設計：誘導契合 + 優勢手性片段（PCF）

設計靈感：酶的活性中心具有柔性，結合底物后會調整構象優化結合（誘導契合）；施世良團隊將這一理念遷移到配體設計，讓配體通過單鍵旋轉實現構象自適應。

優勢手性片段（PCF）：以 C2對稱的手性苯胺（DPEP）為核心片段 —— 相比傳統剛性片段（如 BINAP 的聯萘基），DPEP 的苯基可旋轉，賦予配體柔性。

配體類型：SIPE（飽和咪唑啉型）、ANIPE（苊烯并咪唑型）；

結構特點：強σ-給體（TEP 值～2047 cm-1）、大埋藏體積（ANIPE-CuCl 為 55.3%）、柔性手性口袋。

Acc. Chem. Res. 2025, 58, 2157?2177

2. 配體合成：簡便、易放大（核心優勢之一）

起始原料：廉價易得的苯胺，經 “雙烯基化→不對稱氫化→環化” 三步核心反應合成；

關鍵亮點：全程無需柱層析純化，可 100g 級大規模制備，咪唑鎓鹽前體空氣穩定，室溫可儲存數月 —— 解決了傳統手性配體 “合成復雜、難放大” 的痛點。

Acc. Chem. Res. 2025, 58, 2157?2177

3. 核心應用：覆蓋 5 類關鍵不對稱反應（解決多個長期挑戰）

施世良團隊將這類配體應用于 Pd、Ni、Cu等金屬催化的不對稱反應，均實現 “高活性 + 高對映選擇性”，核心成果如下：

A.低溫（-50℃）Ni 催化 C-N 偶聯（動力學拆分）：解決 α- 支鏈仲胺與芳基氯的對映選擇性胺化；

Angew. Chem., Int. Ed.2021, 133, 16213?16220.

B.Pd 催化 Suzuki-Miyaura 反應：構建軸手性聯芳基（含雜環、多取代底物兼容）；

J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 14938?14945.

C.對映匯聚式 Negishi 偶聯：消旋仲烷基鋅與芳基鹵合成 1,1-二芳基烷烴（ee 最-高 91%）。

CCS Chem.2026, 8, 754–763.

A.Cu 催化α-烯烴馬氏規則氫硼化：首-次實現未活化α-烯烴的高對映選擇性氫硼化（ee>90%）；

Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 1376?1380.

B. 烯烴氫芳基化/雙碳官能化：構建三取代/四取代手性中心；

Nat. Catal. 2022, 5, 934?942.

C. Ni 催化未活化烯烴的碳官能化：解決未活化烯烴 “結合弱、區域及立體選擇性差” 的難題（85-98% ee）；

Nat. Catal. 2023, 6, 1087–1097

D.烯丙-胺的不對稱芳基化反應，高效合成手性苯-乙胺片段。

Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202503126

E.烯烴的不對稱碳鎂化反應，高效合成多類手性季碳。

Nat. Chem., 2026, DOI: 10.1038/s41557-026-02073-1.

F.烯烴的不對稱碳鹵化反應，高效合成手性烷基溴或烷基碘類化合物。

J. Am. Chem. Soc. 2026, DOI: 10.1021/jacs.5c20792.

A. Ni 催化醇與炔的 redox-neutral 偶聯：合成手性烯丙醇（無需外加氫源/氧化劑）；

ACS Catal.2019, 9, 1?6.

B. 三組分（醛 + 炔 + 烯酮）反應：高效構建非環季碳手性中心（100-% 原子經濟性）。

J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 130?136.

C. 炔烴、醛與硅烷的化學發散性、對映選擇性與區域選擇性偶聯反應：發散性合成手性硅醚化合物。

Sci. Bull.,2025, 70, 674–682

D. 選擇性動態動力學不對稱醛-炔還原偶聯：高效構建含相鄰手性中心烯丙醇。

Nat. Synth.,2025, 4, 1630–1639

E. 選擇性不對稱醛-非活化烯烴還原偶聯：高效構建手性1-茚醇。

Org. Lett., 2026, DOI: 10.1021/acs.orglett.6c00123.

A. Ni 催化吡啶C-H 烷基化：區域和對映選擇性構建稠環吡啶（ee 最-高 99%）；

J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 5628?5634.

B. 吡啶對位 C-H 烷基化：通過分子間氫芳基化合成含吡啶的 1,1 - 二芳基烷烴；

J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 13643?13651.

C.多氟芳烴 C-H 烷基化：選擇性活化 C-H 鍵（而非 C-F 鍵），合成手性氟代四氫萘。

Angew. Chem., Int. Ed.2019, 131, 13567?13571.

D. Ni 催化吡啶C-H 烷基化：區域和對映選擇性構建稠環吡啶酮和嘧啶酮（ee 最-高 99%）；

Adv. Synth. Catal. 2020, 362, 1125–1130

E. Ni 催化嘧啶C-H 烷基化：區域和對映選擇性構建烷基嘧啶

ACS Catal. 2025, 15, 18824?18833

A. Ni 催化酮的芳基化/烯基化：10 分鐘內完成反應，兼容雜環和多種官能團；

Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 5262?5267.

B.外消旋非活化酮的動態動力學不對稱芳基化和烯基化，高立體選擇性地制備一系列α,β-手性叔醇。

Science2023, 379, 662?670.

C. 醛的不對稱芳基化及烯基化反應：高效高選擇性構建手性仲醇結構。

CCS Chem.2022, 4, 1169–1179

D. 醛的不對稱烷基化反應。

Chin. J. Chem.2024, 42, 2161—2165

E.亞胺的不對稱加成。

Chin. J. Org. Chem.2024, 44, 1884-1896

通過 DFT 計算和實驗驗證，揭示了配體的 “動態適配” 機制：

催化循環中，配體的 C-C(Ph)鍵、C-N 鍵可發生顯著旋轉（苯基旋轉角度達 60°），埋藏體積隨反應步驟動態變化：氧化加成 / 轉金屬化時體積減小（提供空間），還原消除時體積增大（促進環化）；強 σ-給體性質增強金屬配位穩定性，抑制副反應；大位阻保證立體控制，柔性解決 “不同步驟空間需求矛盾”。

中科院上海有機所

施世良研究員

2011年獲日本東京大學藥學部博士學位（導師：Masakatsu Shibasaki和Motomu Kanai），2012-2016年在美國麻省理工學院從事博士后研究（合作導師：Stephen L. Buchwald）。2016年6月加入中科院上海有機化學研究所，現任金屬有機化學國家重點實驗室課題組長、博士生導師，兼任《科學通報》等期刊編委。獲2025年中國化學會青年手性化學獎，2023年國家杰出青年科學基金，2022年上海市優秀學術帶頭人，2021年Bayer Investigator Award，2019年Thieme Chemistry Journals Award。??累計在《Science》《Nature Chemistry》《Nature Catalysis》《Nature Synthesis》《JACS》《ACIE》等期刊發表論文60余篇。??