雙功能催化模式廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成中，目前已開(kāi)發(fā)出具有不同反應(yīng)機(jī)制的雙功能催化模式。經(jīng)典的雙功能手性催化劑中含有多個(gè)酸堿基團(tuán)，通過(guò)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵作用可以高效地與多個(gè)底物結(jié)合，從而在更小的分子尺度內(nèi)以更高的反應(yīng)效率和立體選擇性實(shí)現(xiàn)手性調(diào)控。隨著光化學(xué)不對(duì)稱催化的發(fā)展，將雙功能催化的概念和光催化領(lǐng)域結(jié)合，進(jìn)一步開(kāi)拓了雙功能催化劑在單電子反應(yīng)中的應(yīng)用范圍（圖1a）。 通過(guò)國(guó)內(nèi)外化學(xué)家們的共同努力，電催化不對(duì)稱合成的研究已有一些成功的案例，但是該領(lǐng)域目前仍面臨諸多挑戰(zhàn)，其中存在的一個(gè)重要問(wèn)題是手性催化體系和電化學(xué)條件的不兼容性。相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)，許多“優(yōu)勢(shì)”手性催化劑在電化學(xué)體系中較難穩(wěn)定存在，適用于電化學(xué)合成的手性催化劑非常缺乏。因此，亟待開(kāi)發(fā)新型雙功能手性催化劑，來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的不對(duì)稱電催化反應(yīng)。
圖1. 雙功能催化模式及雙功能手性電催化劑的設(shè)計(jì) 近日，華中師范大學(xué)徐浩教授團(tuán)隊(duì)成功地開(kāi)發(fā)出一類新型雙功能手性電催化劑，并將其應(yīng)用于4-取代酚與醛的不對(duì)稱交叉脫氫偶聯(lián)反應(yīng)中。作者巧妙地將電化學(xué)redox媒介和手性二級(jí)胺通過(guò)空間上的合理組裝，合成得到一類新型雙功能手性電催化劑，能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)催化與電催化循環(huán)同步進(jìn)行、互不干擾，不僅顯著提升反應(yīng)效率和立體選擇性，還極大地拓展了底物適用范圍。對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該類雙功能手性催化劑具有明顯的優(yōu)勢(shì)，相信該設(shè)計(jì)理念將在電化學(xué)合成領(lǐng)域得到進(jìn)一步推廣與應(yīng)用（圖1c）。 在最優(yōu)條件下，作者對(duì)底物的適用范圍進(jìn)行了考察，結(jié)果表明一系列帶有不同取代基的酚和醛均能以優(yōu)異的立體選擇性和產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物，同時(shí)該策略也適用于多種藥物分子衍生物（圖2）。 圖2. 底物拓展 接著作者對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行深入研究，通過(guò)一系列中間體的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、控制實(shí)驗(yàn)以及循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)，證明對(duì)亞甲基苯醌為反應(yīng)的關(guān)鍵中間體，且此雙功能催化劑能較好地促進(jìn)酚的電氧化過(guò)程。通過(guò)將電化學(xué)媒介和手性胺催化劑結(jié)合，發(fā)現(xiàn)可以顯著提升反應(yīng)效率和立體選擇性。 圖3. 機(jī)理探究和反應(yīng)機(jī)理的提出 論文信息 Bifunctional Chiral Electrocatalysts Enable Enantioselective α-Alkylation of Aldehydes Jin-Yu He, Dr. Cuiju Zhu, Wen-Xi Duan, Ling-Xuan Kong, Na-Na Wang, Yan-Zhao Wang, Zhi-Yong Fan, Xin-Ying Qiao, Prof.?Dr. Hao Xu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202401355
