立体保持自由基交叉偶联：攻克手性难题的新突破

自由基交叉偶联在饱和体系偶联中有优势，但对映特异性偶联反应存在挑战。研究人员开展立体保持自由基交叉偶联研究，利用对映体富集的磺酰肼和廉价非手性镍催化剂，首次实现该反应，为相关领域开辟新方向。

自由基（Free radicals）早在 120 多年前就被冈伯格（Gomberg）发现，而第一个自由基交叉偶联反应在 20 世纪 70 年代由科奇（Kochi）证实。与广泛应用的用于构建 C (sp²) - C(sp²) 键的极性交叉偶联化学（如铃木（Suzuki）、根岸（Negishi）、熊田（Kumada）等反应）不同，自由基交叉偶联在应用于饱和体系的偶联时具有优势，因为其反应条件温和，且单电子化学带来了更高的化学选择性。事实上，在交叉偶联中使用常见的碳基片段（羧酸、醇、胺、烯烃等），极大地简化了各种复杂分子的合成过程。尽管有这些优势，但涉及自由基的对映特异性偶联反应此前尚未实现，并且由于自由基几乎瞬间消旋（皮秒级），人们普遍认为该反应极具挑战性。因此，控制自由基交叉偶联的立体化学结果，通常只能通过使用定制的手性配体，逐例实现，或者在附近手性中心的引导下，以非对映选择性的方式达成。此次研究表明，利用容易获得的对映体富集磺酰肼（sulfonylhydrazides）和低负载的廉价非手性镍（Ni）催化剂，首次成功解决了这一棘手难题，从而实现了对映体富集的烷基片段与（杂）芳基卤化物之间的对映特异性、立体保持的自由基交叉偶联反应，且无需额外的氧化还原化学试剂或手性配体。计算结果表明，反应过程中存在一种独特的与镍结合的含重氮烯过渡态，C - C 键的形成是由 N₂的释放驱动的。