方法｜Nature Catl.：光催化区域和立体选择性C(sp3)-H官能化

引言

第一作者是Yanjun Li

通讯作者是Lei Gong

该研究报道了苄基、烯丙基和未活化烯烃经过光催化区域与立体选择性C-H官能化

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 简介

惰性C(sp3) -H键的选择性功能化在有机合成和催化科学中具有极大的吸引力，但通过催化C(sp3) -H键功能化将缺乏导向基团的碳氢化合物转化为手性分子具有极大的挑战性

这类型的反应，优势在于：

1）有广泛类型的底物，应用范围广

2）原子经济、反应步骤经济

3）并且符合绿色化学的发展理念

但是，要开发这些反应，存在一些困难：

1）键的极性差别小

2）区域选择性与立体选择性控制

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研究设想

作者基于以下认识：

烷烃底物在氢原子转移活化试剂作用下，生成活性自由基中间体；亚胺经路易斯（Lewies）酸活化，再和自由基中间体加成，即可得到C-H活化加成产物

但是，该反应过程中，除了期望地交叉偶联产物，还会生成自身偶联地副产物。因此，为了更好地实现这个设想，作者希望达到下述目标：

(1)反应物与生成的烷基自由基的反应活性匹配良好，以有效减少自偶联等副反应;

(2)手性催化剂必须能够识别底物和催化的自由基转化，从而促进不对称诱导;

(3)催化剂控制可以更好地用于确定底物中的哪个位点将被功能化，从而提高区域选择性;

(4)催化剂应价格低廉，易于开发经济的方法

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反应探索

基于上述设想，作者开始进行反应的研究。

选择甲苯为底物模型，与亚胺羧酸酯1a-1d进行反应的探索：

首先，以Cu(BF4)2∙H2O为选定的金属盐，手性二恶唑烷L1为手性配体，PT为光催化剂，25摄氏度下进行反应10小时。结果，底物1a和1b均不发生转化，当尝试底物1c和1d时，底物全部转化，分别获得了45%和63% ee值的产物。

随后，作者尝试了不加光催化剂，或者更换为Ru(bpy)3(PF6)2和Ir(ppy)3，反应都不能顺利进行

接着，加入相应的试剂后，尝试在无光照条件下反应，室温和加热至80摄氏度，底物均未发生转化。这表明该反应光照和适宜的光催化剂是必须条件

进一步，作者开始尝试不同的手性，发现反应在L5为配体时，可以获得91%的对映选择过量，相应的使用相反构型的配体L7，可以获得-84% ee产物

最后，反应在-20摄氏度进行24小时，底物仍然可以完全转化，并且对映选择性进一步提高至93%

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适用范围

获得最佳反应条件，接下来进行底物拓展研究：

上述结果表明，各种苄位和烯丙基位底物，都可以很好地进行该类型反应，大部分反应收率和对映选择性都优秀。反应对多种官能团都具有良好的兼容性，这将极大地拓展该反应的应用范围

叔碳位反应研究：

当底物中存在叔碳时，亦可以进行该反应，收率中等至优秀，大部分对映选择性都优秀。

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应用

反应制备的底物，在合成中也有很多用途：

评述

光催化反应，也是化学研究的一大热点，在有合成领域应用广泛

光催化C-H活化再加上不对称反应，这将是今后的一大发展趋势

化解 chem，一起全合成