平面手性二茂铁化合物和吡啶类手性配体都广泛应用在不对称催化领域。不对称C-H键官能团化反应来构建平面手性二茂铁化合物是最便捷高效的方法之一。利用吡啶作为导向基来实现二茂铁类化合物不对称C-H键官能团化反应可以快速高效构建结构多样的平面手性吡啶类配体。然而，吡啶本身具有较强的配位性，使得二茂铁吡啶导向不对称C-H键官能团化反应极具挑战性，寻找合适的催化体系来实现吡啶导向的不对称C-H键官能团化构筑平面手性具有非常重要的意义。

图1

本文中，中科院上海有机所游书力课题组在铑催化不对称C-H键官能团化反应(Nature Commun. 2019, 10, 4168.)的研究基础上，发展了金属铑/手性单膦配体催化体系，以优秀的收率和对映选择性实现了平面手性二茂铁吡啶类化合物的合成。

作者经过系统筛选，确定了反应的最优条件：以乙烯基氯化铑二聚体和TADDOL衍生的单膦配体作为最优催化剂，四氢呋喃作为溶剂，叔丁醇锂作为碱，在80℃的条件下可以给出93%的分离收率和>99% ee的对映选择性控制。

随后作者对反应的底物普适性进行了考察，发现氯代芳烃以及碘代芳烃也可以兼容该反应。各种取代的芳基溴代物以及杂芳基溴代物都可以给出中等到优秀的收率和优秀的对映选择性控制，而当芳基溴化合物的邻位带有取代基如甲氧基时，反应则可能由于位阻因素只能给出40%收率和93% ee。与此同时，将溶剂由四氢呋喃换成1,4-二氧六环时，环状的烯基溴代物也可以较好地兼容该反应。另外，作者对二茂铁吡啶底物也进行了考察，各类导向基均能取得优秀的反应结果，然而当吡啶的6位带有甲基时，可能由于位阻的原因导致金属与配体配位能力减弱，反应很难发生。另外，在二茂铁另一个茂环上带有如烷基、烯基和酰基等取代基时，也都可以给出优秀的收率和对映选择性控制。

图2

作者也对反应进行放大尝试，当催化剂用量降低至0.5 mol%时，反应依然可以给出与小反应相当的结果。与此同时，作者也进行了后续转化，通过一步反应即可得到具有平面手性的二茂铁吡啶-膦配体，作者将该配体应用于钯催化不对称烯丙基取代反应，可以给出96%收率和80% ee。

图3

对反应机理的研究发现，非线性效应表明活性催化剂可能存在多金属或多配体的结合方式。同时，同位素动力学实验显示C-H键活化步骤可能不在反应的决速步骤中。此项研究得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、上海市科委和腾讯基金会的资助。该工作以Research Article 的形式发表在CCS Chemistry 上，并在CCS Chemistry官网“Just Published”栏目上线。