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