中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室孟繁柯课题组一直致力于钴催化的不对称反应研究，他们发展了一系列二价钴催化环丙烯的不对称氢官能团化反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11049 –11053，Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2694–2698）。近期，该团队通过一价钴与碳碳不饱和键的强配位作用促进烯丙位碳氢键的活化，实现化学选择性产生烯丙基一价钴中间体，并与醛和 -酮酯发生区域、非对映和对映选择性的加成反应（Cell Reports Physical Science 2021, DOI: 10.1016/j.xcrp.2021.100406）。
　　过渡金属催化不对称碳氢官能团化反应是快速多样性合成手性化合物最高效的策略之一。通过催化烯丙位选择性的碳氢官能团化反应可以避免预先引入特定基团，高效制备敏感的有机金属试剂，从而缩短合成路线，提高合成效率。过渡金属催化的通过碳氢键活化产生亲电性烯丙基金属中间体和产生烯丙基自由基中间体的不对称烯丙位碳氢官能团化反应有所发展，但是通过碳氢键活化产生亲核性烯丙基金属中间体的不对称官能团化反应尚未有报道。手性高烯丙醇是具有生物活性的药物分子和天然产物中常见结构片段，因此开发利用烯丙位碳氢键活化策略产生亲核性的烯丙基金属中间体并原位与羰基化合物发生不对称反应构建手性高烯丙醇的新方法非常必要。
　　孟繁柯课题组发现，通过原位还原产生甲基一价钴络合物，与烯烃配位后，金属中心对烯丙位碳氢键进行氧化加成产生烯丙基三价钴中间体，还原消除一分子甲烷后，产生亲核性的烯丙基一价钴中间体。通过配体调控，反应的化学选择性、区域选择性、非对映和对映选择性都得到精准控制。并且该反应产率高、底物适用性广，可兼容多种敏感官能团，烯丙苯类底物和1,4-二烯类底物都可以参与反应，醛和？-酮酯都可以高选择性进行转化，可一步构建其他方法难以得到的官能团化的手性高烯丙醇。机理研究显示，碳氢键切断不是决速步；当分子内同时具有？-甲基苯乙烯和烯丙苯结构时，烯丙苯可以化学选择性地进行转化；碳氢键活化产生的碳钴键不是对映选择性的或碳钴键异构化的时候，手性中心发生消旋。反应产物可以进行后续官能团转化，高效构建生物活性分子，该方法被应用于lithospermic acid的形式不对称合成以及dihydrodehydrodiconiferyalcohol的不对称全合成。
　　此项工作由张海岩和黄俊同学完成。该研究得到国家自然科学基金委、上海市科委、中国科学院、上海有机所和金属有机化学国家重点实验室的大力资助。

　　钴催化不对称烯丙位碳氢官能团化反应