▲第一作者：刘亮
通讯作者：
俞寿云
通讯单位：
南京大学
论文DOI：10.1021/acscatal.5c00652
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本文报道了一种基于光激发态手性铜复合物催化烯烃E→Z异构化对外消旋三级膦氧化物的动力学拆分方法。通过该方法能够制备一系列吡啶基与磷原子相连的P-手性α,β不饱和三级膦氧化物，反应的对映体纯度高达98%ee、选择性因子S值高达354。其中Z-构型的手性α,β不饱和三级膦氧化物是传统的热化学反应难以合成的。
P-
手性的化合物被广泛应用在农业化学、药物化学领域，此外作为膦配体在不对称催化合成中也扮演了重要的角色。虽然已经有很多手性膦化合物被合成，但是它们的手性通常依赖于轴手性、平面手性以及碳中心手性的骨架。相比之下，
P-
手性化合物的合成依然具有一定的挑战。近些年来涌现出了诸如去对称化、动力学拆分、动态动力学不对称转化以及金属介导的不对称催化等方法用来合成
P-
手性的化合物，并且取得了一些成果。另外，光催化在不对称合成中也取得了显著的进步。然而，用光诱导的不对称催化策略构建
P-
手性化合物的报道极其少见，主要原因是光催化产生的自由基中间体（活性高、寿命短）难以被控制。因此，开发一种光诱导的不对称催化方法合成
P-
手性化合物是新颖的，也是挑战性的（
Figure 1
）。
南京大学俞寿云课题组长期致力于光催化的不对称合成，系统研究了三线态能量转移介导的烯烃
E
→
Z
异构化反应（
Angew. Chem., Int. Ed.
2021
,
60
, 9672−9679
；
J. Am. Chem. Soc
.
2022
,
144
, 10958– 10967
；
ACS Catal.
2023
,
13
, 2857– 2866
；
Org. Lett
.
2024
,
26
, 5232– 5236
）。基于此，他们猜想能否通过光激发手性铜复合物催化烯烃的选择性
E
→
Z
异构化实现对外消旋三级膦氧化物的动力学拆分？最后，通过大量的实验我们成功地利用光诱导的不对称催化策略实现了
P-
手性化合物的合成，为光催化在
P-
手性化合物合成中的应用提供了新的思路。
通过对多种实验参数的筛选，发现最优条件下的铜源是
Cu(CH
3
CN)
4
PF
6
，配体是
L5
,
溶剂是
DMF
，光源是
370 nm
的
LED
灯（
Table 1
）。值得注意的是该反应在
90 W
的蓝光灯下也能够以
92% ee
得到
(
R
,
Z
)-1a
。
在得到最优条件后，对芳基乙烯片段的底物适用性进行了探究，结果发现苯环对位或间位取代基的电性对反应的对映选择性影响不大，给电子的甲基、甲氧基、叔丁基以及吸电子的酯基都能兼容（
Figure 2.
E
-1a
to
E
-1k
）。令人遗憾的是，当苯环的邻位被甲基取代后由于阻碍了铜和烯烃双键的配位，导致反应不能顺利进行（
Figure 2.
E
-1l
）。另外，萘基和芳杂环取代的底物也适用于该反应（
Figure 2.
E
-1m
to
E
-1n
）。除了吡啶环
6
号位被甲基取代后会阻碍反应的进行外，吡啶环上其它位置的甲基都不会阻碍反应的顺利进行（
Figure 2.
E
-1o
to
E
-1q
）。
接下来，对底物的烷基部分进行了拓展，并且发现随着取代基体积的增大产物的对映体纯度也会增大，其中环己基取代的底物
S
值高达
354
（
Figure 3.
E
-1r
to
E
-1v
）。底物中的异丙基被苯基或其他芳基取代后，该动力学拆分反应的对映选择性依然不会被显著影响（
Figure 3.
E
-1w
to
E
-1ae
）。
为了展示该合成方法的实用性，在标准条件下进行了克级规模的反应，并以高的对映体纯度得到了相应的
P-
手性产物（
Figure 4a
）。随后，将还原后的
(
R
,
Z
)-1d
进行了硼化、硒化、硫化和磺酰胺化反应，在这些转变中产物的对映体纯度都得到了保持（
Figure 4b. top
）。此外，
(
R
,
E
)-1x
不但可以通过迈克尔加成得到潜在的手性双膦配体，而且可以被氢气还原后经过氧化物氧化得到潜在的手性路易斯碱催化剂（
Figure 4b. bottom
）。另外，也可以用
ent
-
L5
作为配体立体发散的合成另外两种异构体（
Figure 4c
）。
反应体系中
Z
-
产物和
E
-
原料的
ee
值与含量随时间变化的曲线证明该反应经历了动力学拆分的路径。各组分的紫外可见吸收实验表明了
Cu
/
L
*/
(
E
-1)
复合物的存在，并且解释了反应机理中铜与配体和烯烃双键配位形成
Cu
/
L*
/
(
E
-1)
复合物的合理性。另外，
(
S
,
E
)-1b
和
(
R
,
E
)-1b
在标准条件下发生异构化速率的显著差别，说明这两种对映异构体的光敏化效率不同。
南京大学俞寿云课题组开发了一种光激发手性铜复合物催化的动力学拆分方法，由外消旋的底物直接合成了
E
-
构型和
Z
-
