Nature Commun综述：抓氢催化对映选择性C(sp3)-H官能团化

纳米技术

2021-01-25

目前，随着自由基化学的快速发展，通过自由基方法对C(sp³)-H键的对映选择性官能团化修饰受到了一定关注，理论上来说，从立体结构的角度来看具有两种不同的催化模式，两种催化模式之间通过立体决速步骤进行区分（分别是自由基形成步骤、自由基官能团化步骤），有鉴于此，南方科技大学刘心元、顾强帅等综述报道了目前最为先进的对映选择性C(sp³)-H键官能团化方法学的发展情况，对其中所包括自由基中间体物种、挑战、机会进行综述。

本文要点：

（1）

近些年间发展了多种对映选择性官能团化C(sp³)-H键修饰方法：过渡金属催化（主要是Pd催化）、协同金属-卡宾类/类氮化合物C-H键插入、抓氢反应、抓氢/烷基自由基官能团化。在过渡金属催化（主要是Pd催化）、协同金属-卡宾类/类氮化合物C-H键插入这两种方法中，许多非常有用的综述得以发表，但是对于抓氢反应（广泛存在于生物相关领域中）相关综述和总结并没有，因为此类自由基中间体反应活性非常高，缺乏有效的方法对反应活性、对映选择性进行控制。

（2）

作者尝试对抓氢反应过程中的难点进行总结，讨论了其中可能的发展方向。其中一个特殊例子是不对称交叉脱氢偶联反应，该反应中对映选择步骤通常表现为离子机理，因此并不讨论该反应。此外，通过活化α-C(sp³)-H化学键随后进行自由基加成反应生成烯醇盐、烯胺中间体的相关反应同样没有讨论，因为虽然该类型反应非常重要，但是其中不包含C-H相关自由基物种。

（3）

作者主要讨论了对映选择性决定过程步骤分别为抓氢反应、自由基官能团化两种过程，随后按照手性胺催化剂、手性Lewis/Brønsted酸催化剂、手性过渡金属催化剂等催化剂类型的催化体系进行讨论。最后，进行总结和展望，对未来的发展进行介绍：对映选择性官能团化对惰性C(sp³)-H键活化，原位构建立体结构中心；对含有杂原子的C(sp³)-H键活化和对映选择性反应；对消旋C(sp³)-H进行对映收敛官能团化反应。

参考文献

Zhang, C., Li, ZL., Gu, QS. et al. Catalytic enantioselective C(sp³)–H functionalization involving radical intermediates. Nat Commun 12, 475 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-020-20770-4

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20770-4