羰基化合物的烯丙基化反应是构建C-C键的有效工具，其可以增加分子的多样性。官能化的高烯丙醇是很多天然产物的关键合成中间体，特别是构建全碳中心的高烯丙醇是具有相当挑战的工作。传统的方法是利用3，3双取代的烯丙基金属试剂与醛反应，但这样的试剂容易有区域选择性，并且合成烯丙基金属试剂通常需要多步，还会带来金属试剂的浪费，不符合原子经济性。因此，设计一种催化的方法，通过简单易得的原料高选择性地构筑含全碳中心的高烯丙醇是十分有价值的。在烯丙基化反应中，羟甲基烯丙基化和叔-（羟基）异戊烯化超越了简单的烯丙基化，增加分子功能性，可以生成有广泛用途的1,3-二醇。
Krische教授于2014年发展了一种利用Ir催化烯丙基环氧化合物和一级醇反应，高产率，高ee值和dr值得到一级醇α位的烯丙基化反应（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8911-8914）。然而，这种转化限于不容易多样化的烷基-乙烯基取代的环氧化物。但其也有一些有待发展的缺点：这些反应需要三倍过量的烯丙基前体，反应时间长和昂贵的铱催化剂（图1）。
为了改善上述反应条件，有一些更为廉价的过渡金属结合光催化得到了发展，他们利用更温和的条件来构建亲核的烯丙基金属试剂（Chem. Soc. Rev. 2020, 49,6186–6197）。
图1
本篇文献作者Arjan W. Kleij教授课题组一直以来致力于构建手性的三级，四级碳手性中心，在此作者报道了Co结合光催化醛的烯丙基化反应，其使用乙烯基取代的环状碳酸酯（VCC）作为烯丙基金属试剂的替代物（图1c），反应高产率，高dr值得到顺式1,3-二醇类化合物（图2）。
图2
作者使用1a，2a作为模板底物对配体和光催化剂进行了筛选（图3），最终选择了DPEphos作为配体，4CzIPN作为光催化剂，以高产率和较高dr值得到目标产物。反应条件中任意缺少一个都无法完成该反应。
图3
接着作者对底物普适性进行了考察，首先是不同类型的芳基醛（图4），反应兼容各类供，吸电基的官能团，产率良好至优秀，dr值较高，但dr值也受底物影响，带有吸电基的底物dr值有所下降。还有两个烷基链醛的例子，产率和dr值中等。并成功得到3as的单晶结构。
图4
接着，作者拓展了环状碳酸酯（VCC）上γ位上取代基的种类（图5），这一类取代基的变化对dr值影响不大，也有良好的产率。此外，作者还实现了克级反应（图6）。
图5
图6
作者提出，反应催化循环由单电子转移开启，使得Co(II)生成Co(III)烯丙基物种，第二个SET产生亲核性Co（II）-烯丙基中间体（图7，ACS Catal. 2021,11, 2992−2998），该中间体通过Zimmerman-Traxler六元环过渡态与醛反应。
图7
为了深入了解反应机理的第一步，即激发态的猝灭，作者使用荧光法和与时间相关的单光子计数（TCSPC）进行了Stern-Volmer分析。结果是，使用HE和[Co（DPEPhos）Cl2]可以有效地淬灭，而反应中没有其他成分可以淬灭荧光（图8-b）
图8
由于醛上取代基的电性对dr值影响较大，于是作者做了芳基醛对位取代基的Hammit图（图8-c）。图中可以观察到明显的负增长趋势，即给电子基团越强则促进顺式异构体的产生，而对于吸电子基团这种作用有所减弱了。与先前的研究相反，这一反应的dr值不受底物控制，是通过Zimmerman-Traxler过渡态诱导的Z构型的烯丙基中间体形成的，醛的苯基取代基优先处于e键（图9）。
图9
图10中，通过一号实验，在没有二醇生成的情况下，也能有优秀的dr值，排除了苯环上甲氧基与羟基形成分子内氢键使得dr值高的这一理由。二号实验利用烯丙基环氧作为底物，产率<10%,说明环氧并不是其中间体。三号实验加入自由基捕获剂，发现并未影响产率，作者以此排除了通过自由基形成二醇的路径。四号实验作者使用甲基取代的VCC，得到反式的二醇产物，作者推断这是由于甲基的位阻小于羟甲基，而苯基位阻大于羟甲基，因此得到的构型相反。
图10
总结：作者发展了Co/有机光催化的醛的烯丙基化反应，得到四级碳中心的1,3-二醇，该方法为使用双重金属/光催化方法扩大了范围，有效合成具有拥挤立体中心的化合物。
文章链接：doi.org/10.1002/anie.202103479
