近期，我院张前教授团队在不对称自由基C−N键构建方法学研究领域取得新进展。该研究利用钴催化的氢原子转移，实现了烯烃与Lewis碱性仲胺的不对称自由基型氢胺化反应，合成了结构多样的手性α-手性叔胺类化合物。该成果以“Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydroamination of Arylalkenes with Secondary Amines”为题，在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上发表。化学学院青年教师张鸽副教授为文章通讯作者，博士研究生苗焕然为文章第一作者。

α-手性叔胺作为一类重要的结构单元，广泛存在于许多生物活性天然产物、药物分子、农用化学品以及功能材料中。过渡金属催化烯烃的不对称氢胺化反应无疑提供了一种最直接、有效的方法，可以从简单、易得的起始原料一步获得重要的手性胺类化合物。相比已经广泛研究的基于酰胺、硫脲、磺酰胺以及羟胺衍生物等氮源，直接使用Lewis碱性的胺来实现分子间高对映选择性的氢胺化反应一直是合成化学中具有挑战性的课题。这主要是由于游离胺与过渡金属的强配位以及烯烃π-体系与氮原子孤对电子之间的排斥力。近年来，利用过渡金属铱、钯、铑等催化的烯烃与伯胺的分子间不对称氢胺化反应研究取得了重要进展，但二级胺的催化不对称氢胺化反应，特别是使用廉价的过渡金属催化剂，仍鲜见报道。

第一行过渡金属催化的氢原子转移反应是一种高效的烯烃自由基氢化官能团化反应，具有高度的化学和区域选择性。钴作为一种廉价且具有生物相容性的3d过渡金属催化剂，是金属氢化物催化氢原子转移反应研究中最广泛的催化剂之一。然而，由于反应涉及高活性的自由基中间体，钴催化烯烃的不对称氢原子转移反应具的极大挑战性。东北师范大学张前教授团队多年来一直致力于高效、高选择性C−N键构建新方法研究，在基于氮中心自由基的胺化方面取得了系列创新性研究成果，推动了自由基C−N键构建的发展。近期，在前期工作基础上，张前教授团队利用钴催化的氧化氢原子转移策略成功开发了烯烃与亲核体的高效、高选择性不对称氢化官能化反应（Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 25949−25957; Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202201967; Chem Catal., 2023, 3, 100526）。

近期，他们再次利用钴催化的氧化氢原子转移策略，实现了钴催化的芳基烯烃与Lewis碱性仲胺的不对称自由基氢胺化反应(图1)。该工作以手性Salen螯合的钴(II)为催化剂，硅烷作为氢供体，过氧化苯甲酰叔丁酯为氧化剂，在温和条件下以良好的收率和优异的区域、对映选择性合成了一系列α-手性叔胺类化合物。机理研究表明该反应通过Co(III)-H介导的氢原子转移和随后的高价有机钴(IV)阳离子物种与游离胺的类S_N2-取代反应进行，其中阳离子烷基Co(IV)物种的形成可能是反应的决速步骤，同时，烷基钴(IV)阳离子物种与胺的亲核取代以及对映选择性的自由基捕获形成烷基钴(III)物种都可能涉及在反应的对映选择性控制步骤中。

图1. 钴氢-HAT介导的烯烃与仲胺的不对称氢胺化反应

该工作得到国家自然科学基金（22171043, 22193012, 21831002）以及中央高校基本科研经费的支持。

论文信息：

Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydroamination of Arylalkenes with Secondary Amines

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202213913

DOI:10.1002/anie.202213913

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213913