?現代有機化學中，骨架編輯是一種通過在有機分子中插入、交換或刪除原子來修改分子結構的重要方法。近年來，人們對這類反應的研究興趣顯著增加。然而，其中涉及的通過手性中心生成來實現高不對稱誘導的反應仍然鮮有探索。烯烴作為一種重要的化學構建模塊，其催化不對稱功能化已在多個領域產生重大影響，如醫藥、農用化學品、香水和材料科學等。多數已知的工藝主要基于π鍵活化的烯烴不對稱功能化反應，例如Sharpless二羥化反應，通過鋨和蕓香堿催化劑可以合成1,2-二醇。（圖1a）然而，涉及烯烴雙鍵σ和π鍵活化的催化不對稱轉化仍然局限于銠和鉬卡賓催化的烯烴復分解反應。
然而，盡管這些反應的研究取得了一些進展，但對于涉及在C(sp2)?C(sp2)鍵中進行不對稱手性碳插入的骨架編輯反應，尤其是通過銠-卡賓化合物實現的反應，探索仍然有限。隨著科學家們對有機分子中碳-碳和碳-雜原子鍵骨架編輯的興趣回潮，開發新的反應和策略變得愈發重要。這些反應能夠為已有的逆合成邏輯提供新的解離方法。通過單碳插入實現對環狀和非環狀分子，包括烯烴、吲哚、芳烴或茚滿的骨架編輯，逐漸成為可能，但在反應過程中引入不對稱誘導的方法仍待突破。
圖片來源：JACS
本研究開發了一種新型的不對稱單碳插入反應，利用催化生成的手性銠-卡賓中間體，實現在烯烴中的C(sp2)?C(sp2)鍵之間選擇性地插入單個碳原子。（圖1b）該反應的關鍵在于生成富含手性的烯丙基陽離子，它與磷酸酯親核體形成接觸離子對，并在隨后演變為具有出色區域選擇性和手性控制的烯丙基電親核體。
在實驗過程中，作者首先通過催化活化重氮取代高價碘試劑及雙銠羧酸鹽配合物，生成銠-卡賓中間體，以此作為烯烴C(sp2)?C(sp2)鍵裂解的起始步驟，隨后進行單碳陽離子插入。通過加入磷酸酯親核體，形成暫時的環丙基-I(III)中間體，并遵循伍德沃德-霍夫曼-德普伊（Woodward-Hoffmann-DePuy）規則進行解環，生成具有優良手性保持性的烯丙基陽離子-磷酸酯對。研究中采用線性自由能關系研究、動力學同位素效應、X射線晶體學及對照實驗，提供了反應機理的證據。
圖片來源：JACS
該研究成功展示了一種新型不對稱催化轉化反應，可在烯烴中實現單碳插入，為化學家提供了一種新的骨架編輯策略。這種方法能夠在不對稱手性控制下高效生成有價值的烯丙基磷酸酯，開創了不對稱骨架編輯轉化的新領域，促進了卡賓陽離子中的不對稱親核攻擊。此外，研究所得的富手性烯丙基磷酸酯在天然產物和藥物分子的后期N-H烯丙基化中展示了其潛在應用價值。該工作不僅為合成新型化合物提供了工具，也為探索新型不對稱骨架編輯反應及提高化學反應中的手性選擇性提供了理論支持。
標題：Rh-Catalyzed Enantioselective Single-Carbon Insertion of Alkenes
作者：Wei Jie, TeoJosep Esteve Guasch, Liyin Jiang, Bowen Li, and Marcos G. Suero*
鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c06158
