上海有機(jī)所烷烴碳?xì)滏I不對(duì)稱官能化研究取得重大突破
中科院上海有機(jī)所的劉國(guó)生研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)發(fā)展金屬催化的自由基接力新策略，成功地實(shí)現(xiàn)了銅催化芐位碳?xì)滏I的不對(duì)稱氰化反應(yīng)，以最短的路線合成了手性腈類化合物。這一研究成果于9月2日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》上（Science, 2016, 353, 1014）。
銅催化芐位碳?xì)滏I的不對(duì)稱氰化反應(yīng)
碳?xì)滏I活化是有機(jī)化學(xué)中的圣杯，通過(guò)烷/芳烴的碳?xì)滏I直接官能化是合成有機(jī)化合物最為直接高效的新方法；但是在反應(yīng)活性和選擇性等方面存在諸多的問(wèn)題，尤其是在碳?xì)滏I不對(duì)稱催化領(lǐng)域面臨具大的挑戰(zhàn)，因此需要發(fā)展新的概念、新策略來(lái)實(shí)現(xiàn)碳?xì)滏I的高效轉(zhuǎn)化。目前該領(lǐng)域的研究主要是圍繞過(guò)渡金屬活化碳?xì)滏I的策略展開(kāi)的，通過(guò)定位基團(tuán)的輔助可以實(shí)現(xiàn)碳?xì)滏I的不對(duì)稱官能化；但是該策略對(duì)于普通（無(wú)定位基團(tuán)）芳/烷烴而言，碳?xì)滏I活化及其不對(duì)稱催化一直沒(méi)有得到解決。相對(duì)而言，受酶化學(xué)的啟發(fā)而發(fā)展的自由基策略是普通烷烴碳?xì)滏I官能化的一種非常有效的途徑；但是反應(yīng)所涉及的碳自由基中間體具有很高的活性，導(dǎo)致反應(yīng)的選擇性控制非常困難，基于該策略來(lái)發(fā)展碳?xì)滏I不對(duì)稱官能化鮮見(jiàn)報(bào)道。
中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所劉國(guó)生研究員的研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)致力于自由基化學(xué)的選擇性控制方面的研究，他們提出將反應(yīng)中的碳自由基中間體轉(zhuǎn)化為金屬有機(jī)物種來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇性控制的策略，籍此來(lái)解決烷烴的C-H鍵直接不對(duì)稱直接官能化的難點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)發(fā)展金屬催化/自由基接力的新策略，利用原位形成的高活性的自由基來(lái)攫取芐位的氫，在溫和條件下生成的芐位自由基，再與手性噁唑啉/銅氰絡(luò)合物迅速地、高立體選擇性地結(jié)合形成高活性的有機(jī)金屬銅中間體，通過(guò)金屬中心高立體選擇性的還原消除，實(shí)現(xiàn)了碳自由基的不對(duì)稱控制，成功地發(fā)展了芐位碳?xì)滏I的不對(duì)稱氰化反應(yīng)，無(wú)需鄰位定位基團(tuán)的參與就可以實(shí)現(xiàn)從芐位碳?xì)滏I到手性芳基乙腈的直接高效的轉(zhuǎn)化。
劉國(guó)生團(tuán)隊(duì)發(fā)展的方法具有廣譜的官能團(tuán)兼容性，出色的化學(xué)、區(qū)域和立體選擇性，以最短的路線、高效地制備了各種光學(xué)純腈類化合物。最后通過(guò)與美國(guó)威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的Stahl教授合作，闡述了碳自由基與手性銅氰絡(luò)合物的對(duì)映體選擇性的C-CN成鍵過(guò)程?！?/p>
在上述的研究中，所發(fā)展的新策略充分結(jié)合了自由基化學(xué)的高活性和金屬催化的高選擇性，成功地解決了無(wú)輔助配位條件下烷烴碳?xì)滏I的不對(duì)稱氰化反應(yīng)。該研究不僅為不對(duì)稱自由基反應(yīng)的研究提供了新的反應(yīng)模式，而且為后期進(jìn)一步研究烷烴的不對(duì)稱官能化反應(yīng)提供了新思路。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)委杰出青年基金（21225210）和重點(diǎn)項(xiàng)目（21532009）、中科院、科技部和上海市科委的支持。
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