【人物与科研】中国科学技术大学郭昌教授课题组Angew. Chem. Int. Ed.：镍催化的不对称电化学自由基烯丙基化反应

导语

有机电合成是一种利用电能驱动化学反应的绿色合成技术，可通过反应物在电极上得失电子实现化学反应中的氧化还原转化，现已成为有机合成界迅速发展的研究领域之一。在有机电合成反应中，立体化学的选择性控制一直是难点问题。因此，探索新型催化不对称电化学反应模式，为电化学立体选择性转化与调控提供独特的解决方案，将具有重要的科研价值。近日，中国科学技术大学郭昌教授课题组将不对称催化与电化学合成相结合，在电化学反应条件下，以手性镍配合物活化羰基化合物形成关键手性自由基中间体，结合自由基烯丙基化反应策略，成功实现了不对称催化氧化烯丙基化反应。相关成果在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202210632）。

前沿科研成果

镍催化的不对称电化学自由基烯丙基化反应

自由基烯丙基化反应作为一种重要的C-C键构建策略，已经在有机合成中得到了广泛应用。例如：Ollivier教授课题组发展的光催化1,3-二羰基化合物的烯丙基化反应（Org. Chem. Front. 2014, 1, 551）；徐海超教授课题组开发了电化学促进的烯丙基C-H键烷基化反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202115954）。虽然自由基烯丙基化得到了很好的发展，但其立体选择性控制仍然存在巨大的挑战，通过电化学方法实现其立体选择性控制至今未见报道。基于前期羰基化合物α-位的不对称电化学苄基化以及芳基化反应的研究（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6999; CCS Chem. 2021, 3, 338），郭昌教授课题组通过电化学阳极氧化策略实现羰基化合物α-位的极性反转，生成亲电型α-羰基自由基，并结合自由基烯丙基化策略，成功实现了不对称电化学自由基烯丙基化反应（图1）。

图1. 对映选择性电化学自由基烯丙基化的设计（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在最优条件下，作者首先对烯丙基锡化合物的适用范围进行考察。研究表明，不同烷基取代的烯丙基锡化合物均可顺利参与反应，并以中等的产率和优异的对映选择性得到相应的烯丙基化产物。一系列苯环中具有不同供电子与吸电子基团取代的烯丙基锡化合物，均能较好地与上述的标准反应条件兼容，获得相应的不对称交叉偶联产物（图2）。

图2. 烯丙基锡化合物的底物适用范围（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

随后，作者对烯丙基硅化合物的适用范围进行考察。研究表明，当以二茂铁作为氧化还原媒介时，不同类型的2-酰基咪唑化合物均能反应良好，并以优异的对映选择性获得相应的烯丙基化产物。同时，烯丙基硅化合物连有烷基或不同芳基取代基时该反应也能良好地兼容，并实现优秀的对映选择性控制（图3）。

图3. 烯丙基硅化合物的底物适用范围（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者对该类不对称自由基烯丙基化反应的实用性进行探究，发现上述对映选择性偶联过程获得的烯丙基化产物3aa能够参与多种不同类型的合成转化，以优异的收率和对映选择性得到相应的酯、醇、羧酸以及酰胺类化合物。同时，作者还通过几步简单转化，高效合成了CCR2拮抗剂，进一步证实了该类反应潜在的应用价值（图4）。

图4. 产物衍生化（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

郭昌教授课题组提出了一种新型催化不对称电化学反应模型：在电化学反应条件下，以手性镍配合物活化羰基化合物形成关键手性自由基中间体，结合自由基烯丙基化策略，成功实现了羰基α-位的不对称电化学自由基烯丙基化反应。同时。课题组证明了在该催化模型的基础上进行反应设计的可行性，为进一步发展催化不对称电化学合成提供了灵活且稳定的催化反应平台。

论文信息：

Enantioselective Nickel-Catalyzed Electrochemical Radical Allylation

Qinglin Zhang, Kang Liang, Chang Guo*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202210632

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课题组简介

课题组成立以来一直从事不对称催化合成研究，包括不对称电化学反应、联合催化、天然产物全合成。以新型不对称催化研究为基础提高反应活性与选择性，并将这些方法学用于天然产物的合成，发展高效、原子经济性和环境友好的现代有机合成化学。目前课题组已经在国际知名学术期刊如Nat. Synth., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed. 发表论文10余篇。

郭昌教授简介

郭昌，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授。2007年本科毕业于中国科学技术大学。2007-2013年在中国科学技术大学攻读博士学位。2013-2017年在德国明斯特大学从事博士后研究。2017-2018年被中国科学技术大学聘为特任研究员。2018年至今任中国科学技术大学教授。

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