抗衡阴离子/电协同催化自由基阳离子不对称转化

自由基阳离子（Radical Cation）是一类具有正电荷和未成对电子双重特性的化学反应中间体，早在上个世纪80年代，研究人员就已经对这类特别的活性中间体展开了相应的研究。但涉及到自由基阳离子中间体的不对称催化反应却相对较少，原因是这类开壳层物质具有极高的化学活性且生存周期极短，导致其在转化过程中的手性控制存在巨大挑战。目前主流的控制自由基阳离子的方式有两种：一是通过过量氧化剂氧化底物产生自由基阳离子，随后经历亲核加成/金属催化等过程，实现手性的控制（图1A）；二是通过光催化产生自由基阳离子，随后经离子对控制，实现不对称转化（图1B）。上述方法都存在着一些缺陷，发展更为绿色、形式多样的自由基阳离子转化是非常有意义的。

近几年来，电化学合成作为一种绿色高效的合成方法，取得了飞速的发展，特别是不对称电催化领域也有了显著的进展。浙江工业大学钟为慧（点击查看介绍）/凌飞（点击查看介绍）课题组一直致力于有机电催化C-H/X-H键的官能团化反应研究（Green Chem. 2024, 26, 8323; Green Chem. 2023, 25, 3606; Green Chem. 2022, 24, 1342; Green Chem. 2021, 23, 4107; Green Chem. 2019, 21, 5528; Green Synth. Catal. 2023, DOI: 10.1016/j.gresc.2023.11.008）。他们设想能否用电化学催化底物产生自由基阳离子，同时与另一底物经阳极氧化获得的自由基在手性抗衡阴离子的催化下发生自由基-自由基偶联，以此来构建更为复杂的手性化合物（图1C）。但是这一策略存在着诸多挑战，如消旋化的背景反应难以抑制、过度氧化等因素。

图1. 自由基阳离子不对称转化。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在上述猜想的指导下，近日，作者实现了电化学/抗衡阴离子协同催化吲哚自由基阳离子的不对称转化。这一策略的有效性通过两个关键反应得以展示（图2）：① 3-取代吲哚与N-取代对氨基苯酚之间的不对称脱氢 [3+2] 反应；② 2-取代吲哚与N-取代对苯二氨之间的高对映选择性 C-H/N-H 脱氢偶联反应。该策略在这两个实例中分别能够得到高产率和高对映选择性的苯并呋喃并吲哚啉及具有C-N 轴手性的吲哚类衍生物，显示了该策略在吲哚自由基阳离子的不对称化学转化中的应用潜力。机理研究表明反应经历了自由基-自由基偶联/分子内加成的路径，这一机制与作者的设想较为一致。

图2. 吲哚自由基阳离子不对称转化。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

该成果近日在线发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上，浙江工业大学药学院凌飞副研究员为唯一通讯作者，硕士生徐振辉及郑昌迪为共同第一作者，浙江工业大学为唯一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金（22378363, 22078298, 22178315)、浙江省省属高校科研业务费（RF-B2023008）、浙江省自然科学基金（LY21B020007)等项目的大力资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Asymmetric Counteranion‐Directed Electrocatalysis for Enantioselective Control of Radical Cation 

Zhenhui Xu, Changdi Zheng, Jie Lin, Weiwei Huang, Dingguo Song, Weihui Zhong, Fei Ling

Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202413601

凌飞博士介绍

凌飞，浙江工业大学副研究员，博士生导师。2016年浙江大学取得博士学位，2016-2018年在浙江工业大学从事博士后研究，2018年11月起就职于浙江工业大学。研究方向为不对称催化、有机电合成及绿色制药工艺开发与应用研究，以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Green Chem.、Org. Lett.、Org. Chem. Front.等化学专业国际权威期刊上发表研究论文40多篇，获授权专利29余项，主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、浙江省自然科学基金项目、浙江省高校基本科研业务费、中国博士后科学基金以及横向科研项目等10多项。

凌飞

https://homepage.zjut.edu.cn/lf2103/ 

https://www.x-mol.com/groups/ZHONG_Weihui/people/22043 

钟为慧

https://www.x-mol.com/groups/ZHONG_Weihui