具有α-手性碳的烯烃，不仅在有机化学发散性合成中可作为重要的砌块，而且广泛存在于生物活性分子和天然产物中，有着重要的合成和实际价值。
为了获得这类结构，前人报道了多种方法。比如从预官能团化的砌块中，通过立体选择性C-C偶联，不对称烯丙基烷基化来获得。另外，烯烃的对映选择性氢烯基化提供了高效和直接的方法。例如，RajanBabu以及其他课题组利用乙烯气体作为烯基化试剂，率先报道了苯乙烯和有张力烯烃的不对称氢乙烯化反应。这些反应得益于原位生成的金属氢化物选择性迁移到烯烃上，形成手性烷基金属中间体，进而与乙烯偶联得到产物。
最近，一些课题组利用氢金属化过程，生成的催化剂量的烷基金属中间体可以被亲电的烯基试剂捕获，例如利用NiH或CuH/Pd催化的苯乙烯类化合物的不对称烯基化反应。与之不同是，另一些课题组利用亲核的烯基化试剂，如烯基硼酸，在Co或NiH催化下也可以实现该转化。
近日，东北师范大学的张前（女）教授课题组，利用简单易得的烯基三氟硼酸钾作为亲核的烯基化试剂，合成了一系列的α-手性烯烃。该转化通过CoH介导的氢转移以及随后发生的自由基极性交叉（ radical-polar crossover ）进行。
工作发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chemistry（2024 IF：9.4）上。
作者以4-叔丁基苯乙烯和反式苯乙烯三氟硼酸钾为模型底物，筛选了不同salen配体的钴催化剂和溶剂等条件后，确定了当使用Co-4和乙腈时，产率与ee值可以同时表现良好。
接着，作者对底物范围进行了探究。不同电性和位阻的苯乙烯类化合物均给出了良好到优秀的产率和ee值；萘以及不同杂环取代的烯烃也能较好地兼容，尽管产率和ee略有降低。有意思的是，β取代的苯乙烯也能表现不错（看到这里，可能有人会疑问该反应是否会发生过度反应。其实，这个问题在机理探究中得到了详细说明，即产物中β位的位阻效应会压制住进一步的烯基化反应。）。共轭二烯类化合物尽管能反应，但产率和ee值都表现较差。另外，在最优条件下，烯基硼酸盐也能给出满意的底物范围。
接下来，作者还进行了后期官能团化，尽管产率一般，但de值（注意是de，diastereomeric excess，不是ee）可达到99%。此外，底物3m还可以进行一些简单的衍生应用，如环氧化、双官能团化等。
为了阐明该反应机理，作者进行了一系列的控制实验。首先作者在标准条件下测试了不同的烯基硼试剂，他们发现除了模型反应中的烯基硼酸钾外，其他的试剂或得不到目标产物或产率很低。然后，作者还尝试了Z-构型和Z/E混合的烯基硼酸钾，产物的构型都能与原料的构型保持一致。这些结果间接支持了作者提出的MHAT催化的自由基极性交叉机理。不同位阻的烯烃，在同一个反应中表现出了不同的活性，可以看出，末端烯烃的活性要大于内烯烃，其又大于位阻大的内烯烃。这也是该反应中未发现过度反应产物的原因。氘代实验验证了MHAT过程中的氢原子来源于硅烷。自由基捕捉以及自由基钟反应都表明苯乙烯底物经历了自由基中间体的转化。最后，作者还进行了当量实验。他们以烷基钴配合物为原料，当存在Co-6时，可以得到14%的产率，TMFP-BF4存在时，产率则达到了31%。这些结果表明，钴正离子配合物和氧化剂（TMFP-BF4）都能够氧化烷基钴物种，促进C(sp3)-C(sp2)键形成。
根据以上实验结果以及前人的工作，作者提出了以下机理。反应循环开始于CoIII正离子(II)与CoIII-F (I)的形成，随后CoIII-F经历转金属化得到CoIII-H物种。CoIII-H介导的HAT与烯烃生成烷基CoIII配合物(IV)。此时，CoIII正离子(II)和烯基CoIII配合物(V)以及氧化剂都可能氧化(IV)，进而得到CoIV配合物(VI)。随后发生类亲核取代，得到最终的烯基化产物。
原文链接：
Cobalt-Hydride Catalyzed Enantioselective Hydroalkenylation of Styrenes with Alkenyl Trifluoroborate Salts
Meihui Guan,Yue Wang, Ting Yin, Yangziyan Gao, Huanran Miao,Ge Zhang,* Tao Xiong and Qian Zhang*
https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.024.202404952
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