烯丙醇廣泛存在于具有生物活性的天然產(chǎn)物和藥物分子中，因此手性烯丙醇的合成在有機(jī)化學(xué)中具有重要意義。利用烯基親核試劑與醛的催化不對稱加成反應(yīng)是合成烯丙醇的最直接高效的策略之一，可以實現(xiàn)模塊化地構(gòu)建手性烯丙醇。雖然目前過渡金屬催化利用預(yù)先制備的有機(jī)金屬試劑與醛的不對稱烯基化反應(yīng)有所發(fā)展，然而能引入的烯基種類和醛的適用范圍局限性較大，有機(jī)金屬試劑前體往往需要多步合成。直接利用烯基鹵化物無需預(yù)先制備當(dāng)量的有機(jī)金屬試劑的催化不對稱烯基化反應(yīng)可以更加高效地實現(xiàn)手性烯丙醇的構(gòu)建。雖然鉻催化的利用烯基碘代物的不對稱NHK反應(yīng)可以實現(xiàn)該類轉(zhuǎn)化，但是反應(yīng)的底物范圍具有較大的局限性，并需要加入多種化學(xué)計量的添加劑，因此，發(fā)展一種具有廣泛底物普適性的、簡單的催化不對稱烯基化反應(yīng)，構(gòu)建一系列多樣化的手性烯丙醇是非常必要的。

中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所金屬有機(jī)化學(xué)國家重點實驗室的孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱反應(yīng)的研究。在前期的研究中，孟繁柯課題組發(fā)展了一系列鈷催化新型不對稱反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed.?2019,58,11049 –11053；Angew. Chem. Int. Ed.?2021,60,2694–2698；J. Am. Chem. Soc.?2021,143,12755–12765;J. Am. Chem. Soc. 2022,144,5233–5240;Angew. Chem. Int. Ed. 2022,61,e202205624;J. Am. Chem. Soc. 2023,145,3588–3598；Angew. Chem. Int. Ed. 2023,62,e202219257；Nat. Commun.?2023,14,4825；Nat. Commun.?2024,15,3427）。在前期的研究中，該課題組利用極性翻轉(zhuǎn)策略，發(fā)展鈷催化通過烯丙基自由基、炔丙基自由基的醛的不對稱還原烯丙基化反應(yīng)和炔丙基化反應(yīng)，立體匯聚式地合成了一系列高烯丙醇和高炔丙醇。在此基礎(chǔ)上，該課題組在利用鈷催化體系，設(shè)計合成了新型NPN三齒手性配體，發(fā)展了鈷催化醛的不對稱烯基化反應(yīng)，高效高立體選擇性地構(gòu)建了一系列烯丙醇，取得了新的研究進(jìn)展。（Angew. Chem. Int. Ed.?2024,e202405290）

孟繁柯課題組發(fā)現(xiàn)，利用鋅粉還原體系產(chǎn)生一價鈷活性物種，與烯基碘發(fā)生氧化加成產(chǎn)生烯基三價鈷中間體，通過單電子還原產(chǎn)生烯基二價鈷，與醛發(fā)生加成反應(yīng)，實現(xiàn)手性烯丙醇的構(gòu)建。通過與華中師范大學(xué)張之涵研究員DFT計算化學(xué)合作，闡明了反應(yīng)手性誘導(dǎo)的立體化學(xué)模型，對產(chǎn)生的烯基自由基中間體可能發(fā)生的異構(gòu)化并沒有影響產(chǎn)物中雙鍵的立體化學(xué)進(jìn)行了解釋。產(chǎn)物經(jīng)過進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，合成一系列其它方法很難得到的多官能團(tuán)化的手性合成砌塊。

此項工作實驗部分由有機(jī)所碩士生林垂毅、聯(lián)合培養(yǎng)碩士生張吉武共同完成。華中師范大學(xué)張之涵研究員，中國科學(xué)院上海有機(jī)所郭寅龍研究員、崇慶雷副研究員、孟繁柯研究員為通訊作者。該研究工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、中國科學(xué)院、北京分子科學(xué)國家研究中心，南開大學(xué)元素有機(jī)國家重點實驗室和上海有機(jī)所金屬有機(jī)化學(xué)國家重點實驗室的大力資助。

圖.?鈷催化醛的不對稱烯基化反應(yīng)