CoSalen催化的氢原子转移(Co-MHAT)为经由自由基历程的烯烃氢官能团化提供了强大的工具(图1)。该体系涉及关键的烷基钴(III)中间体,其可发生Co-C键均裂,对应与亲自由基体反应(Type A);或者单电子氧化后,得到Co(IV)物种,对应被亲核试剂捕捉(Type B)。与之相对,烷基钴(III)直接被烷基亲电试剂捕捉(Type C)的反应性尚未得到开发。这是由于烷基钴(III)的C-Co键接近中性,烷基并未携带显著的负电荷,导致其缺乏亲核能力。
朱戎课题组近年发展了一系列Type B MHAT反应(JACS, 2019, 141, 7250;ACS Catal., 2020, 10, 510;ACS Catal., 2020, 10, 4983;Nat. Commun., 2021, 12, 2552;ACS Catal., 2022, 12, 2132;Chem, 2024, 10, 3088;Nat. Catal. 2025, 7, 838等)。在此基础上,该课题组提出了一种阴离子激活策略,即通过碱性负离子轴向配位烷基钴(III),将负电荷传递至对位的烷基片段,从而实现type C反应性。
课题组首先通过结构明晰的烷基钴(III)的化学计量实验验证了该策略。随后,该策略被拓展至催化体系,实现了高烯丙基亲电试剂向环丙烷的立体选择性转化,非对映选择性最高可达17.2:1。该反应的实现为CoSalen-MHAT催化中实现Type C型捕捉提供了可行策略,为该领域开拓了新的反应性空间。

该工作以“Unlocking nucleophilic reactivity in Co-MHAT catalysis: Stereospecific backside-backside displacement by anion-activated organocobalt”为题发表在《Science Advances》。文章的第一作者是北京大学本科生赵邦森,通讯作者是朱戎副教授。该研究得到国家自然科学基金委、北京市科学技术委员会、北京分子科学国家研究中心的支持。
原文:
Doi: 10.1126/sciadv.adz1406
朱戎课题组网站:
https://www.chem.pku.edu.cn/rongzhu/index.htm