Nature Catalysis：烯醛立体选择性共轭氰基化

一、【导读】

精确控制反应的选择性是有机化学的目标。经过科研工作者的努力，目前在实现立体控制领域已经取得了较大的进展，但对底物内官能团的选择性转化（化学选择性）仍是巨大的挑战。醛的氰基化提供了一个经典的实例：亲核性氰化物与醛基的1, 2-加成反应是首例立体选择性催化过程。相比之下，线性α, β-不饱和醛的共轭加成氰基化仍然难以实现，即使是外消旋体也是如此。主要的困难在于如何高效实现1,4-加成氰基化，而不是优先的氰化物1,2-加成。 

二、【成果掠影】

近日，意大利博洛尼亚大学Paolo Melchiorre教授（通讯作者）报告了一种光氧化还原催化和有机催化协同催化的α, β-不饱和醛的立体选择性共轭加成氰基化反应。手性有机催化剂与可见光激活的光氧化催化剂的协同作用促进了烯烃的单电子还原，诱导了形式上的极性反转。产生的手性自由基具有亲核性，然后与氰化物源结合，以1,4-化学选择性实现良好的立体控制。相关研究成果以“Stereoselective conjugate cyanation of enals by combining photoredox and organocatalysis”为题发表在国际知名期刊Nature Catalysis上，第一单位为西班牙巴塞罗那科学技术研究所。

三、【核心创新点】

利用光催化与有机催化结合，通过形式上的极性反转策略，高效实现了α, β-不饱和醛的立体选择性1, 4-共轭加成反应。

 四、【数据概览】

图1  醛及其不饱和对应物的不对称催化氰基化反应 © 2023 Springer Nature

（a-b）亲核氰化物与醛基的1, 2-加成反应。

（c）手性有机催化剂与可见光活化的光催化剂促进了α, β-不饱和醛与醛基的1, 4-加成反应。

图2  初步研究及可能的反应机理 © 2023 Springer Nature

（a）目标氰化产物2a和副产物2a′的研究与鉴定。

（b）提出反应可能的机理图示。

图3  烯醛的有机催化不对称共轭氰基化 © 2023 Springer Nature

（a）反应的底物拓展。

（b）氰基醛2a的合成多功能性及其直接修饰得到氰醇4a（路径i）和氰酸4b（路径ii）。

图4  烯醛极性反转策略的普适性及机理研究 © 2023 Springer Nature

（a）有机催化亲电交叉偶联制备手性1,6-二羰基化合物6。

（b）以二醇形式分离非对映异构体。

（c）产物空间结构的确定。

（d）烯醛的不对称共轭加成烯丙基化过程。

（e）机制实验证实了5π-烯胺基自由基中间体F的瞬时形成。

 五、【成果启示】

综上，研究人员展示了将有机催化和光氧化催化相结合来解决手性分子不对称合成中的一个长期问题，为α，β-不饱和醛的对映选择性共轭氰基化提供了一种有效的方法。作者认为，这种极性反转策略使α,β-不饱和醛的固有反应性发生反转，具有一定的通用性，并可以应用于其它非常规立体控制的自由基官能团化反应过程中。

原文详情：Stereoselective conjugate cyanation of enals by combining photoredox and organocatalysis (Nature Catalysis 2023, DOI: 10.1038/s41929-023-00939-y)

本文由大兵哥供稿。