上海有机所游书力团队ACS Catalysis：可见光/铑协同催化不对称烯丙基烷基化反应

过渡金属催化的不对称烯丙基取代(AAS)反应是构建碳-碳键和碳-杂原子键的高效方法。尽管铑催化的AAS反应具有良好的底物兼容性、化学选择性和对映选择性等特点，但是其不对称报道相对较少。这些报道均是通过碳、氮或氧等亲核试剂对 π-烯丙基-铑(III)物种的双电子亲核进攻来实现的。近年来，可见光催化迅速发展，为过渡金属催化的AAS反应引入了新的反应模式。例如，钯或铱在可见光下实现了以自由基前体为偶联试剂的AAS反应，拓宽了AAS反应在有机合成中的应用范围。然而，将可见光催化的单电子转移机制与铑催化不对称烯丙基取代反应相结合的例子仍未见报道。

近日，中国科学院上海有机化学研究所游书力团队报道了可见光/铑协同催化的AAS反应，条件温和，底物适用性好。该反应使用Hantzsch酯类烷基自由基前体为偶联试剂，实现了不对称烯丙基烷基化，丰富了铑催化AAS反应的反应类型。在不加光催化剂时，该反应也能进行，这说明烯丙基铑络合物具有光氧化还原活性。

本文的最优条件是：Rh(cod)₂BF₄/Carreira配体为铑催化剂，4CzIPN为光催化剂，甲苯为溶剂，二氯乙酸为添加剂，在可见光(427 nm)照射下。对底物适用范围进行考察，发现该反应对卤素、三甲基硅基、硼基、炔基、酯基等官能团取代的烯丙基前体均能兼容，以80-98% ee的对映选择性得到目标产物（图1）。萘和苯并噻吩衍生的烯丙基前体也能顺利发生。1 mmol量级的反应也可以顺利发生。

图1. 底物拓展

作者进行了一系列机理实验。自由基捕捉实验证明反应中产生了自由基中间体（图2a）。开关灯实验（图2b）和量子产率（0.43）表明反应经过光氧化还原循环而非自由基链反应历程。荧光淬灭实验表明激发态光敏剂被自由基前体1a淬灭（图2c）。动力学实验表明该反应中存在动力学拆分现象（图2d）。值得注意的是，不加光敏剂时该反应也可以得到目标产物，这表明烯丙基铑络合物具有光学活性，与自由基前体发生单电子转移从而完成反应（图2e）。基于以上实验，作者提出了可能的催化循环和手性控制模型（图3）。

图2. 机理探究

图3. 可能的催化循环

综上所述，游书力团队首次实现了可见光氧化还原/铑协同催化的AAS反应。该反应具有良好的官能团耐受性和对映选择性控制。通过机理实验，提出了可能的反应机理，揭示了烯丙基铑络合物的光学活性。该反应使用自由基前体为偶联试剂，为可见光催化在过渡金属催化中的应用提供了借鉴。