第一作者：Ye-Wei Chen, Yehao Qiu

通訊作者：何智濤，John F. Hartwig

通訊單位：中國科學院上海有機化學研究所，加州大學伯克利分校

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對未受約束的?C(sp³)-C(sp³)鍵進行催化不對稱官能化是立體選擇性編輯分子結構的一種有前途的策略，但這種反應很少見。現有的C-C鍵催化官能化方法通常涉及應變結構中的C-C鍵。

本論文報道了一種在烯丙基C(sp³)-C(sp³)鍵中實現不對稱官能化的策略，這一策略對于立體選擇性地編輯分子結構具有重要意義。研究團隊建立了動力學分辨率（KR）和動態動力學不對稱轉化（DYKAT）的協議，以在反應物中的C(sp³)-C(sp³)鍵位置構建新的C-C鍵。

研究表明，即使在未受約束的C-C鍵中也能實現不對稱官能化，且烷基C-C鍵可以作為離去基團，而非穩定的產品，在不對稱烯丙基取代反應中發揮作用。通過機理實驗和密度泛函理論計算揭示了通過二烯形成實現消旋化的過程，從而使該過程作為動態動力學不對稱轉化發生。

圖文導讀

圖1：在張力底物中的不對稱C(sp³)-C(sp³)鍵活化的背景，已知的不對稱烯丙基取代反應模型。

圖2：KR^a實現的不對稱烯丙基C(sp³)-C(sp³)鍵烷基化的范圍，包括不同底物的轉化率和對映體選擇性。

圖3：DYKAT實現的不對稱烯丙基C(sp³)-C(sp³)鍵烷基化的范圍和應用，包括不同底物的轉化率和對映體選擇性。

圖4：DYKAT過程的實驗機理研究，包括初始速率比較、反應剖面、動力學順序。

圖5：在DYKAT條件下，1b和2i之間的反應的DFT計算。

總結展望

本研究成功開發了一種新穎的催化不對稱官能化方法，用于未受約束的?C(sp³)-C(sp³)鍵，為合成含有手性中心的有機分子提供了新的途徑。通過KR和DYKAT兩種策略，實現了在通常穩定的C-C鍵處構建新的C-C鍵，這在有機合成中具有重要的應用前景。

研究還通過機理實驗和理論計算深入理解了反應過程，為未來設計新型催化劑和優化反應條件提供了理論基礎。預期這一催化體系將啟發更多針對普遍存在但通常惰性的C(sp³)-C(sp³)鍵的立體選擇性修飾策略，從而拓展有機分子轉化為手性分子的范圍。

文獻信息

標題：Intermolecular asymmetric functionalization of unstrained C(sp³)–C(sp³) bonds in allylic substitution reactions

期刊：Nature Synthesis

DOI：10.1038/s44160-024-00555-z