武汉大学陆庆全课题组在电化学不对称合成领域取得新进展

（通讯员高妍）近日，国际期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）在线发表了武汉大学高等研究院教授陆庆全团队的最新研究成果。论文题为“Electrochemical Cobalt/Vanadium Relay Catalysis: Enantioselective Markovnikov Hydrooxygenation of Alkenes”。武汉大学高等研究院博士后彭盼与2021级博士研究生周聪为共同第一作者，陆庆全为通讯作者，武汉大学高等研究院为第一署名单位。

手性醇及其衍生物是一类广泛存在于农药、医药、香料及天然产物中的高价值结构单元，将廉价易得的烯烃直接转化为光学纯手性醇，是合成化学领域长期追求的目标。其中，马氏水合反应是烯烃官能化中最具原子经济性的策略之一，但要实现该反应的不对称版本，需要同时精准调控区域选择性、立体选择性以及高能中间体的反应活性，一直是合成化学的基础性挑战。传统酸催化路径依赖强酸或超强酸条件，存在官能团兼容性差、重排副反应竞争、手性控制有限等局限；经典的向山自由基型水合反应自发现以来历经数十年发展，始终未能实现高对映选择性的不对称转化。

针对上述难题，陆庆全团队提出电化学钴/钒接力催化全新策略。在该体系中，钴氢催化剂通过金属氢原子转移过程选择性活化烯烃，生成具有区域选择性的烷基自由基；手性钒催化剂则介导后续的立体选择性构建，通过外球型双分子均裂取代机制高对映选择性地实现了碳-氧成键。电化学阳极氧化可同时实现钴与钒两种催化剂的价态调节与循环再生，阴极以析氢反应作为配对反应，整个体系无需化学计量氧化剂，反应条件温和，从根源上抑制了过度氧化副反应。反应以N-羟基邻苯二甲酰亚胺为氧亲核试剂，产物经简单的氮-氧键还原断裂即可得到相应的手性醇。

该催化体系对1,3-烯炔与苯乙烯两大类底物均表现出优异的适用性，可兼容烷基、芳基、卤素、酯基、醛基、杂环等多种官能团，底物适用范围宽泛，产物对映选择性最高可达93% ee。该方法适用于构建多种药物分子的关键中间体，包括抗抑郁药物(R)-去甲氟西汀、(R)-达泊西汀、5-HT₆受体拮抗剂以及用于HIV治疗的CCR5拮抗剂MLN1251等。

研究团队通过循环伏安法、紫外-可见吸收光谱、核磁共振氢谱、高分辨质谱以及自由基钟实验，系统验证了钴氢中间体、钒-PINO活性物种的生成及自由基反应路径，明确了双金属接力催化的作用模式。

该研究工作得到了国家自然科学基金、北京分子科学国家研究中心、教育部功能分子固体重点实验室及武汉大学的支持，测试得到了武汉大学科研公共服务平台的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.1324586