【综述】过渡金属催化在自由基不对称反应中的应用.pdfVIP

【【综综述述】】过过渡渡⾦⾦属属催催化化在在⾃⾃由由基基不不对对称称反反应应中中的的应应⽤⽤

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与离⼦反应相⽐，⾃由基反应具有诸多优势，⽐如相对温和的反应条件、良好的官能团容

忍性以及⾼效、快速组装功能和复杂分⼦的能⼒。但由于⾃由基的⾼反应性和不稳定性，

控制⾃由基反应的对映选择性成为了⼀项具有挑战性的难题。早期的研究主要集中在利⽤

⼿性路易斯酸和⾃由基受体或供体之间的相互作⽤控制选择性，该策略通常需要化学计算

量的⼿性试剂并在低温下进⾏以抑制未催化的背景反应。MukundP.Sibi在该领域做过许

多开拓性的⼯作，并发表了许多综述性论⽂[1]。另⼀个重要的策略是将有机催化与⾃由基

化学相结合，包括氢键催化[2]、SOMO催化[3]和光氧化还原有机催化[4]。近年来，过渡

⾦属催化的⾼对映选择性⾃由基反应发展迅速，并涌现出了许多重要研究成果。对此，武

汉⼤学⾼等研究院的孔望清教授在Chin.J.Chem.上对这⼀领域进⾏了综述，⽂章被选为

该期杂志的封⾯（Chin.J.Chem.,2018,36,247.DO:10.1002/cjoc.201700745）。

图1通过过渡⾦属催化控制⽴体选择性的策略

（来源：Chin.J.Chem.）

⽂章作者主要介绍了过渡⾦属催化控制⽴体选择性的三个策略：⼿性⾦属配合物螯合、⼿

性⾦属配合物与⾃由基结合并发⽣还原消除、⼿性⾦属配合物外层被⾃由基中间体取代。

由于笔者精⼒有限，这⾥主要选取⽂中⼀些具有代表性的例⼦对这些策略进⾏简要介绍，

供读者参考。

1、⼿性⾦属配合物螯合

与传统的⼿性路易斯酸催化不同，过渡⾦属催化剂不仅可以通过与底物配位创造⼿性环

境，⽽且还会参与⾃由基的⽣成过程。使⽤⼿性钛络合物催化可以实现⾃由基反应中对映

选择性的控制。2015年，Weix课题组研究了⼆茂钛催化的芳基溴化物与内消旋环氧化物

的对映和⾮对映选择性偶联（图2）[5]。该反应的关键步骤是从内消旋环氧化物得到对映

选择性的β-钛氧碳⾃由基中间体，其环合产⽣的双环⾃由基14被苯基镍中间体拦截形成镍

()中间体15，最后，两种催化剂分别被还原，关闭催化循环。

图2芳基卤化物与内消旋环氧化物的对映选择性芳基化

（来源：Chin.J.Chem.）

2014年，Meggers⾸次发现⼿性双环⾦属铱()和铑()配合物16-18可同时作为⼿性路易

斯酸催化剂和光敏剂⽤于⾼对映选择性的⾃由基转化（图3）[6]。在⼿性铱催化剂16（2

mol％）存在下，2-酰基咪唑19与苄基溴或苯甲酰溴可反应得到99％ee的α-烷基化产物

20。进⼀步，他们将该反应扩展到⾼对映选择性的α-三氟甲基化、α-全氟烷基化和2-酰基

咪唑的α-三氯甲基化中[7]。该类反应机理⼤致如下：羰基中的氧原⼦和来⾃咪唑基的氮原

⼦取代铱催化剂中两个不稳定的⼄腈配体形成中间体21，然后21在α-去质⼦化时形成关键

的铱烯醇化合物22；光还原产⽣的亲电⾃由基不对称地加成到铱配位的烯醇化双键上，得

到构型确定的23；最后，通过单电⼦转移（SET）形成所需的酮20，并释放出活化的铱催

化剂。

图32-酰基咪唑的对映选择性α-烷基化反应

（来源：Chin.J.Chem.）

2、⼿性⾦属配合物与⾃由基结合并发⽣还原消除

图4⼿性双齿氮配体

（来源：Chin.J.Chem.）

（1）镍催化的不对称Negishi偶联和还原交叉偶联

2005年，Fu⾸次报道了镍/吡啶双恶唑啉（PyBox）催化的外消旋仲α-溴酰胺与有机锌试

剂的⾼对映选择性Negishi交叉偶联（图5）[8]。⽽且，各种活化的亲电试剂也适⽤于这类

反应，包括α-溴磺酰胺、α-CF3-取代的烷基卤化物、α-卤代腈、α-卤代烷基硼酸盐，以

及苄基、烯