基于自由基路径的不对称催化—有机反应机理系列33

受酶化学的启发而发展的自由基策略是普通烷烃碳氢键官能化的一种非常有效的途径。但是反应所涉及烷基自由基的中心碳原子杂化态处于sp²与sp³之间，近似于sp²杂化，具有扁平的角锥型结构，因此自由基的扁平角锥结构很容易翻转。自由基的快速翻转使得大部分自由基反应得到的都是外消旋产物。

上海有机所刘国生研究员的研究团队近年来致力于自由基化学的选择性控制方面的研究，他们提出将反应中的碳自由基中间体转化为金属有机物种来实现选择性控制的策略，籍此来解决烷烃的C-H键直接不对称直接官能化的难点问题（Science, 2016 DOI: 10.1126/science.aaf7783）。

通过发展金属催化/自由基接力的新策略，利用原位形成的高活性的自由基来攫取苄位的氢，在温和条件下生成的苄位自由基，再与手性噁唑啉/铜氰络合物迅速地、高立体选择性地结合形成高活性的有机金属铜中间体，通过金属中心高立体选择性的还原消除，实现了碳自由基的不对称控制，成功地发展了苄位碳氢键的不对称氰化反应。

DFT理论计算结果进一步说明了铜催化剂对于反应立体选择性的影响。手性双噁唑啉配位的铜催化剂与苄基自由基结合，所形成的非对映过渡态的活化能之差为1.6 kcal/mol（约为 6.7 kJ/mol），因此其该催化剂对于该氰基化反应表现出了良好的立体选择性。