手性环丙烷衍生物在合成化学和药物发现中扮演了非常重要的角色。其中，过渡金属催化的不对称环丙烷化反应是构建这类结构的主要方法之一，在近年来取得重要进展。但是，该方法通常依赖重氮化物作为卡宾前体。重氮化合物活性较高，一般需要官能团取代基进行稳定，例如吸电子（acceptor）或给电子取代基（donor）。目前，非稳定的烷基重氮化物作为卡宾（carbene）前体的不对称环丙烷化反应仍然是一个巨大挑战（Figure 1a）。

偕二卤代烷烃相对稳定且容易获得，因此在卡宾转移反应中与不稳定的重氮烷烃具有很好的互补性。相关研究已具备一定基础，例如在Simmons-Smith反应中，二碘甲烷被广泛地用于合成环丙烷。此外，还有一些方法使用偕二卤代烷烃制备外消旋环丙烷，包括使用化学计量的金属试剂、过渡金属催化以及光氧化还原等。这些报道证明了偕二卤代烷烃作为卡宾前体的可行性。然而，关于偕二氯代烷烃或偕二溴代烷烃与烯烃的催化不对称环丙烷化问题仍未得到很好解决。

基于此，西湖大学王兆彬教授团队发展了一种铬催化偕二卤代烷烃和端烯的不对称环丙烷化反应，该方法提供了一种高效立体选择性合成多取代环丙烷化合物的途径（Figure 1b）。该方法使用无需取代基稳定（non-stabilized）的烷基卡宾前体实现卡宾转移的反应性。

经过探索，作者以手性铬/二胺催化剂，实现了偕二卤代物和端烯高收率和高立体选择性的环丙烷化反应。在最优条件下，作者对偕二卤代烷烃和烯烃的适用范围进行了考察。结果表明，在发展的环丙烷化方法中，底物偕二卤代物和2-取代丙烯酰胺能够较好地兼容各种官能团，并取得比较好的反应性和选择性结果（Figure 2）。

在初步的机理研究中，自由基捕获实验支持α-卤代烷基自由基中间体的存在；非线性效应实验支持多于一个手性配体参与手性控制的基元步骤（elementary step）；紫外-可见光谱实验支持三价铬是催化剂的静息态（resting state）物种。于是，作者提出了如下可能的反应机理（Figure 3）：底物1a被催化剂A还原形成烷基铬络合物B启动反应。在路径a中，B被A还原生成偕二铬络合物C；随后，C与底物2a络合得到可能的铬卡宾中间体D；接着，发生形式上的[2+2]环加成给出铬杂环丁烷中间体E；最后，发生还原消除得到产物3a并重新生成催化剂A。在路径b中，B和2a反应，经由协同过渡态F立体选择性地给出产物3a并形成催化剂A’；随后，锰粉将A’还原成A实现催化循环。此外，α-氯代自由基直接加成到2a上得到新的自由基物种；接着，该物种与A作用并协同关环也是貌似合理的过程。

在该工作中，王兆彬教授团队发展了首例铬催化偕二卤代烷烃与端烯的非对映和对映选择性环丙烷化反应。其中，手性铬/二胺催化剂、2-取代的丙烯酰胺底物，自由基极性反转（radical-polar crossover）策略是该方法成功的关键。该方法为构建光学纯环丙烷类化合物提供了一种简便、高效的合成方法。作者预期该方法会促进非电子稳定卡宾在不对称合成中的进一步发展。