特别说明：本文由学研汇技术中心原创撰写，旨在分享相关科研知识。因学识有限，难免有所疏漏和错误，请读者批判性阅读，也恳请大方之家批评指正。分子核心的立体异构化通过使用立体中心消除的C-C键断裂和立体中心生成的C-C键形成的循环，可以直接富集连续或完全取代的立体中心，为通过催化去消旋化进行对映体富集提供强大的平台。通过去消旋化对外消旋混合物进行立体化学富集必须克服不利的熵效应以及微观可逆性原理。最近，由光的能量输入揭示的光化学反应途径导致了这一过程的革新，其中最常见的是立构C(sp3)-H键的断裂。有鉴于此，中国科学院上海有机化学研究所左智伟等人报告了一种光化学驱动的去消旋化方案，其中单个手性催化剂作用于C-C键断裂和C-C键形成两个机理不同的步骤，以实现立体诱导的倍增增强，从而导致高水平的立体选择性。手性磷酸或双恶唑啉配位的钛催化剂的配体-金属电荷转移激发有效地富集了具有相邻和全取代立体中心的外消旋醇，对映体比高达99：1。机理研究表明通过一个共同的前手性中间体进行顺序自由基介导的断键和成键途径，揭示了尽管整体立体富集度较高，但每个步骤的选择性是中等的。在原位配位、LMCT均裂和烷氧基介导的b断裂的精心设计序列中应用配体到金属电荷转移激发，在自由基的热力学稳定性的驱动下，应变和非应变的C-C键都可以选择性且不可逆地裂解成羰基单元和碳中心自由基。在本工作中，作者使用单一手性Ti催化剂来诱导解偶联和对映选择性C-C键裂解和形成，从而通过立体诱导的倍增增强产生高立体选择性。通过利用手性磷酸或双恶唑啉连接的常见路易斯酸性 Ti(IV) 催化剂的光催化特性，外消旋醇可以有效地转化为具有显着选择性的对映体富集形式。
作者选择2-苯基环戊醇（1）的顺式异构体作为模型底物来探索LMCT催化去消旋化，在20°C发光二极管照射下对具有手性配体的高价金属催化剂进行广泛评估，揭示了TiCl4和手性磷酸(CPA)的组合是光催化去消旋化的有效催化剂组合。在亚化学计量的Na2CO3存在下，4 mol% TiCl4和16 mol% (S)-L1的组合实现了最佳效率和选择性，生成了具有高效率和显着对映选择性的cis(1S,2S)-1。对照实验表明L1、TiCl4和LED灯对于去消旋化至关重要。
Ti-LMCT启用的光催化去消旋作用可以在不同环尺寸的结构多样的环烷醇上进行。在环戊醇和环己醇底物中，发现去消旋化对b-芳香环的电子性质有些不敏感。对位、邻位和间位上的一系列不同取代基可以获得优异的对映选择性，非对映选择性差异很小。该策略对大芳香环、六元环系统、α位较大的烷基、b-取代的环丁醇以及嵌入七元碳环或氮杂环庚烷支架中的仲醇和叔醇都是相容的。
无环醇的去消旋作用在1,2-二芳基氨基醇中得到了验证。在与环状底物类似的催化条件下，以手性双恶唑啉L8作为配体，可以得到对映体富集的(+)-41，具有优异的产率和立体选择性。作者证实了a-和b-芳环上的多种取代模式的兼容性，获得了高产率和优异的立体选择性，并且对芳环的电子性质不敏感。
为了阐明反应路径，作者进行了机理研究。作者排除了氢原子转移（HAT）或逐步氧化还原作为可能的去消旋化途径，结果支持C-C键断裂路径。通过气相色谱-质谱法和1H NMR检测到由自由基介导的断键形成的醛52，支持烷氧基自由基的生成。此外，实验证实快速b断裂过程有利于C-C键断裂或与C-C键断裂协同氧化。作者明确地表明了醛和由b-断裂产生的碳中心自由基作为该去消旋化中的共享中间体。
LU WEN, et al. Multiplicative enhancement of stereoenrichment by a single catalyst for deracemization of alcohols. Science, 2023,382(6669):458-464. DOI: 10.1126/science.adj0040https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj0040
