过渡金属催化的非对称二芳基卡宾不对称插入X-H键可以快速构建具有不同结构的手性偕二芳基甲烷分子。然而，与常见的acceptor/donor卡宾相比，二芳基卡宾的反应性较低，尤其是由于两个芳基之间位阻差异极小，在反应过渡态中很难被手性催化剂识别，因此非对称二芳基卡宾不对称转化的成功例子非常有限。目前，这一领域的研究还处于起步阶段：一方面成功的催化剂仅限于二价铑配合物；另一方面，反应局限于经历协同机制的Si-H，B-H，C-H键插入反应，而对于O-H，N-H，S-H键等经历分步反应机制和涉及更复杂反应过程的不对称插入反应尚未有报道。
南方科技大学徐明华教授团队长期致力于手性烯烃配体及一价铑卡宾化学反应研究。面对上述挑战，他们在课题组前期发展的手性[2,2,2]-桥环双烯配体中苯基取代基的邻位引入大位阻的酰胺基团以限制苯基的旋转构象，并将中性Rh(I)/双烯络合物转化成催化活性更高同时构象受阻的阳离子型Rh(I)/手性双烯催化剂，新催化剂可以通过立体化学上有利的π-π相互作用来区分二芳基卡宾中的两个芳基，成功识别两个取代芳基的电性差异，从而实现二芳基卡宾对B-H键和O-H键的不对称插入。
作者在考察大量含不同电性取代基的二芳基重氮甲烷底物并进行Hammett分析之后，发现反应的对映选择性与两个芳环之间电性差异程度（通过取代基Hammett常数差值Δσ来表征）成正相关。结合DFT理论计算，发现二芳基铑卡宾的构象受到两个芳环电性差异和引入大位阻酰胺取代基后催化剂构象受阻的控制，并且大位阻酰胺取代基在随后决定产物立体构型的B-H插入反应中屏蔽了二芳基卡宾的其中一个反应面，从而使得反应展现出高立体选择性。之后，作者通过放大实验，产物衍生化以及mGlu2受体增强剂关键手性中间体的合成展示了方法的合成应用价值。最后，作者还将发展的阳离子Rh(I)/手性双烯催化体系进一步拓展到了二芳基重氮甲烷与水或醇的反应，首次实现了二芳基卡宾对O-H键的不对称插入。
在该工作中，徐明华教授团队使用构象受阻的阳离子型Rh(I)/手性双烯催化剂成功实现了二芳基卡宾对B-H和O-H键的不对称插入。催化剂的构象受阻对反应的立体选择性起着重要作用，不仅为二芳基卡宾的不对称转化提供了新的立体控制模式，同时也可为其他类型手性催化剂设计提供了启示。
论文信息
Conformational Locking Induced Enantioselective Diarylcarbene Insertion into B−H and O−H Bonds Using a Cationic Rh(I)/Diene Catalyst
Dr. Weici Xu, Dr. Takeshi Yamakawa, Meiling Huang, Peilin Tian, Zhigen Jiang, Prof. Dr. Ming-Hua Xu
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202412193
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