不對稱烯丙基取代反應是一類重要的有機反應，其能夠高效構建具有高對映選擇性的碳-碳和碳-雜原子鍵。在過渡金屬催化的體系中，鈀、銥、銅等金屬已廣泛用于該類反應，然而，銠催化的不對稱烯丙基取代反應（AAS）相對較少，且幾乎所有報道的銠催化?AAS?反應都是通過雙電子烯丙基化途徑進行的。（圖1a）銠催化劑具有優良的底物兼容性和化學選擇性，是一種具有潛力的催化劑。在此背景下，近年來研究者們逐漸關注銠催化的不對稱烯丙基取代反應。例如，Hayashi、Evans等人進行了一系列開創性的研究，展示了銠催化劑在實現高對映選擇性方面的獨特優勢。此外，光化學作為一項迅速發展的技術，為傳統的過渡金屬催化反應引入了新活性模式，特別是在單電子轉移機制中的應用。（圖1b）然而，將活性自由基引入銠催化體系中仍是一項具有挑戰性的課題。結合光化學的單電子轉移能力與銠催化的不對稱性，作者設想通過光生自由基與銠催化劑的協同作用，探索新的反應模式和底物適應性，從而拓寬烯丙基取代反應的應用范圍。
圖片來源：ACS Catalysis
本研究開發了一種雙光催化/銠催化的不對稱烯丙基取代反應，利用光生成的烷基自由基作為反應活性種。（圖1c）這種方法不僅可以拓展傳統銠催化反應的反應模式，還能提供一種在溫和條件下實現高效產物合成的策略。研究中，作者選擇了4-烷基-1,4-二氫吡啶作為自由基前體，并采用4CzIPN作為光敏劑，在427nmLED光照下，通過光催化還原π-烯丙基銠(III)絡合物生成π-烯丙基銠(II)絡合物。隨后，烷基自由基與生成的銠(II)絡合物結合，進行還原性消除，最終得到目標烯丙基取代產物。通過系統的反應條件優化，作者確定了最佳反應條件，并對一系列二氫吡啶和烯丙基乙酸酯底物進行了考察。結果表明，研究所開發的催化體系在多種底物中表現出良好的反應活性和選擇性，能夠在48-80%的收率下獲得80-98%的對映選擇性。
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圖片來源：ACS Catalysis
本研究開創性地將光化學引入銠催化的不對稱烯丙基取代反應中，展示了光生自由基與銠催化體系結合的巨大潛力。這一方法通過引入光生自由基，拓寬了銠催化反應的反應模式，提供了一種在溫和條件下實現高效烯丙基取代的策略。該方法不僅豐富了銠催化反應的底物適應性，還為有機合成中的對映選擇性控制提供了新途徑。通過進一步的底物擴展和反應條件優化，這一策略有望在藥物合成、天然產物合成等領域中得到廣泛應用。此外，本研究的成功實施也為其他過渡金屬催化的不對稱反應提供了新的思路和方法，推動了不對稱催化領域的發展。未來的研究將致力于探索更多類型的自由基前體，以進一步拓寬此類反應的應用范圍，并提高其在工業生產中的實用性。
標題：Rh-Catalyzed Asymmetric Allylic Substitution with Photo-Generated Alkyl Radical Species
作者：Rui-Xiang Wang, Pusu Yang, Yuan-Zheng Cheng*, and Shu-Li You*
鏈接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c03683
