在有机合成化学中，手性全碳季碳中心因其在众多天然产物和药物分子中的广泛存在，成为了合成化学领域的重要研究对象。传统上，金属催化的亲核加成反应被广泛用于合成这些结构单元，尤其是通过有机金属试剂对三取代烯酮进行不对称共轭加成。然而，这类反应往往需要预先制备敏感的有机金属试剂，并且在苛刻的反应条件下进行，导致功能团兼容性差，并产生大量金属废弃物。此外，尽管近年来光诱导自由基化学在构建手性全碳季碳中心方面展现出巨大潜力，（图1b）但大多数研究仍局限于环状烯酮，如何在非环状烯酮中实现高效、立体选择性的全碳季碳中心构建仍是一个巨大的挑战。
图片来源：ACS Catalysis
本研究开发了一种创新的光诱导钴催化不对称自由基偶联反应，（图1c）用于构建非环状α,β-不饱和酮类化合物中的手性全碳季碳中心。研究团队基于此前开发的手性钴络合物，提出了通过光催化生成钴稳定的自由基中间体，并与开放壳层的自由基结合形成手性季碳中心的假设。在实验中，研究人员优化了反应条件，选用α,β-不饱和2-酰基咪唑和α-硅氨基作为模型底物，最终在混合溶剂中，以Eosin Y为光催化剂，钴络合物为手性催化剂，在蓝光LED照射下成功实现了高产率（最高可达96%）和高对映选择性（最高99:1 e.r.）的目标反应。此外，研究还通过电化学分析和荧光淬灭实验验证了钴稳定的自由基中间体的生成，并进一步探讨了反应的详细机理。
图片来源：ACS Catalysis
本研究提供了一种全新的策略，用于非环状手性全碳季碳中心的高效构建。与传统方法相比，该方法不仅避免了对苛刻条件和敏感试剂的依赖，还显著提高了反应的功能团兼容性和环保性。这一突破性成果不仅丰富了手性全碳季碳中心合成的工具箱，还为其他复杂手性分子的构建提供了新的思路和方法。此外，通过将光诱导催化与钴催化相结合，本研究展示了光诱导催化在合成化学中的广泛应用前景，特别是在立体选择性反应中的潜力。这一创新性的方法有望在药物合成和天然产物全合成中得到广泛应用，推动相关领域的发展。
标题：Formation of Chiral All-Carbon Quaternary Stereocenters by Photoinduced Cobalt-Catalyzed Enantioselective Radical Coupling
作者：Yue Jia, Kai Zhang, Liang-Qiu Lu, Ying Cheng*, and Wen-Jing Xiao*
链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.4c04249
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