手性阳离子导向的对映选择性远程C-H活化

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手性阳离子作为有机催化剂已经被广泛使用，但是在过渡金属催化的不对称反应中使用较少。1984年，Dolling教授报道了具有开创性的工作，使用金鸡纳碱阳离子复合物作为相转移催化剂实现了不对称催化反应。随后，经过化学家们的探究，手性阳离子作为有机催化剂成功的实现了一系列的有机反应，例如Micheal加成和Aldol加成反应、Mannich反应、氟化反应、烷基化反应以及氧化环化反应等等。进一步，科学家们也一直在挑战手性阳离子与过渡金属参与的不对称催化反应。2016年，Tan Choon-Hong教授报道了过渡金属配合手性阳离子催化的不对称烯烃的氧化反应，该反应使用了过氧钼酸盐作为金属阴离子复合物，手性阳离子是二氢咪唑类化合物。更有意思的是，Ooi Takashi教授在2014年报道的一篇文章中，在金属钯的磷配体骨架上引入手性阳离子，成功的实现了不对称环加成反应。在这篇阳离子导向的不对称远程C-H活化中，作者也是在联吡啶配体上引入手性的季胺阳离子，实现了不对称的C-H硼化反应。

该反应在初期催化剂设计阶段，设想是通过配体上修饰的亚硫酸阴离子与手性的季胺阳离子形成离子对。对于原料筛选，作者使用了偕二芳基化合物，通过不对称远程C-H硼化，形成去对称化的产物，构建碳或磷手性中心。

进一步的反应研究过程，作者通过更换不同的芳基取代基来修饰手性的金鸡纳碱阳离子，其中配体L·1g有较优的结果。然后，对反应温度和溶剂进行筛选后，得到较优的反应条件，在该条件下，进行了底物普适性考察。当偕二芳基的间位有不同的吸电子取代基（卤素，三氟甲基，三氟甲氧基，氰基，酯基等等）时，反应的收率、区域选择性和对映选择性都有中等到优异的结果。当偕二芳基的邻位有不同的取代基时，反应的收率中等到良好，区域选择性有7:1到15:1。

通过对底物的设计，作者又尝试了磷手性中心的构建。使用不同二芳基取代的磷酰胺作为底物，考察了该反应策略的普适性。对于芳基间位上取代的卤素、酯基、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基等底物，反应都有中等到优异的收率和对映选择性。

在后期实验过程中，作者对反应进一步的衍生。首先是实现了不对称硼化后，对产物进行了位点选择性的Suzuki反应，结果得到了较好的收率和区域选择性。而且，作者在不对称硼化后，还实现了氰基化，然后将酯基转化成酰胺。

进一步，作者尝试了不同构型的金鸡纳碱阳离子来催化反应，相对于R构型的金鸡纳碱阳离子，S构型的催化得到相反构型的产物（(R)-3a），ee值低了6%。通过机理实验，也说明了底物酰胺基团上的氢原子也具有重要的作用，当氢原子被甲基取代是，无论10 ^oC或-10 ^oC，反应收率都大大降低。表面该基团与催化剂可能有氢键相互作用。作者也尝试了将催化剂离子对拆开，一锅投入反应后，只得到中等ee值的产物，而将联吡啶和金鸡纳碱阳离子一起投入反应，结果只得到消旋的产物。