我国在铜催化α-烯烃不对称马氏硼氢化研究中取得进展
烯烃的不对称硼氢化反应是一类重要的有机合成反应，自从1961年，Brown教授首次报道了烯烃的不对称硼氢化反应以来，该类反应取得了诸多进展，已经实现苯乙烯、活化烯烃和含诱导基团烯烃等底物的不对称硼氢化。但是，作为直接来源于石油化工的大宗化学品，简单、非活化α-烯烃的不对称马氏硼氢化反应，不管是催化或者非催化反应，都一直未能有效实现。实际上，由于难于实现反应性、区域选择性和对映选择性的同时调控，尤其是对对映选择性的控制，α-烯烃的不对称催化转化仍然是手性合成领域的一大挑战，目前只有极少数的反应能够实现超过90%的对映选择性。
图1：铜/(R,R,R,R)-ANIPE催化的α-烯烃不对称马氏硼氢化反应
手性配体在不对称催化合成领域扮演着关键角色。手性氮杂卡宾配体由于具备容易合成、结构可调、以及可以调控过渡金属复合物的稳定性和催化活性等特点，其设计合成一直是研究热点之一，得到广泛关注。但是相对于手性膦配体，成功的手性氮杂卡宾配体例子较少。
中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室施世良课题组通过设计合成新型大位阻手性氮杂卡宾配体(R,R,R,R)-ANIPE，成功实现了首例廉价金属铜催化的α-烯烃的高效不对称马氏硼氢化反应。该方法反应条件温和(室温反应)，底物适用性广，官能团兼容性强。采用较低的催化剂用量(2 mol%)就能实现最高可达98%ee的对映选择性(绝大多数例子大于90%ee)。同时，该反应可以放大，克级规模的反应只需要0.5 mol%的催化剂即可获得相同的高对映选择性。产物手性硼酸酯很容易进行了立体专一的多样转化，进一步验证了反应的实用性。最后，该课题合作者浙江大学化学系的洪鑫教授通过密度泛函理论(DFT)计算推测出该反应的手性诱导模型。该研究结果发表于德国应用化学杂志(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1376-1380. 论文链接)，第一作者是上海有机所博士研究生蔡援。施世良课题组在文章发表前已申请了中国ZL，对相关的新型手性氮杂卡宾配体的合成及应用进行保护(中国ZL申请号201711132279.9)。该工作为手性硼酸酯的高效合成提供了新方法，为价廉量大的大宗化学品α-烯烃的不对称官能团化提供了新策略。更重要的是，该新型手性氮杂卡宾配体将有望运用于各种不对称催化反应，解决手性合成领域中的一些挑战性问题。
该研究工作得到了国家自然科学基金委、国家千人计划（青年项目）、中国科学院战略性先导科技专项（B类）、中国科学院上海有机化学研究所以及金属有机化学国家重点实验室的资助。
