稀土金属催化的C−H键官能化反应具有独特的选择性，展现出与其它过渡金属互补的反应性。但是手性稀土催化剂催化的对映选择性C−H键官能团化反应研究仍处于起步阶段。迄今为止，仅有一系列由日本理化所侯召民课题组开发的轴手性单茂稀土金属配合物展现出了优秀的结果。

 苏州大学徐信（点击查看介绍）课题组此前开发了一系列基于β-二亚胺类配体的稀土金属配合物，该系列催化剂在芳香胺的C−H键官能化反应中展现出优异的反应性能。在此基础上，作者通过对β-二亚胺类配体骨架修饰，设计了一系列新颖的大位阻手性芳胺-噁唑啉类配体，并合成得到了一系列相应的稀土金属配合物。利用所得到的稀土钪配合物，实现了芳香叔胺与非活化烯烃的邻位对映选择性C−H键加成反应，以高产率（高达98%的产率）和优异的对映选择性（高达98% ee）构建了一系列邻位烷基取代的手性芳香胺类化合物。

图1. 本文研究背景与主要内容。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

 作者首先选择4-叔丁基-N,N-二甲苯胺和4-烯丙基联苯的反应为模板进行了催化剂与反应条件的筛选。研究发现，配体中的深手性口袋和配体结构的精细调控对反应的对映选择性控制起着至关重要的作用。其中催化剂8-Sc在模板反应中展示了最优的结果。

图2. 研究中所合成的配体以及稀土配合物。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

 在确定了最优条件后，作者对芳香胺类底物的范围进行了考察。研究发现，该反应可以兼容一系列芳基取代、烷基取代以及卤素取代的芳香胺类化合物，高对映选择性地生成目标产物（86−97% ee）。通过X-射线单晶衍射表征，确定了产物的绝对构型。

图3. 芳香胺类底物的范围考察。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

 随后，作者对烯烃类底物的范围也进行了考察。研究发现，该反应同样可以兼容一系列芳基取代、烷基取代以及卤素取代的烯烃类底物，高对映选择性地生成目标产物（91−98% ee）。值得一提的是，该催化体系可以兼容极具挑战性的线性α-烯烃类底物。但遗憾的是，该催化体系不能兼容苯乙烯及其衍生物，也不能兼容大位阻的脂肪族烯烃。

图4. 烯烃类底物的范围考察。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

 随后，通过与安徽大学罗根教授课题组合作，作者进一步利用理论计算对稀土催化剂的立体诱导模式进行了推测。研究结果显示，引入手性芳胺单元后，配体的立体效应显著增强，对底物配位位点的限制更加严格。过渡态 (S)-TS1的自由能比相应的 (R)-TS1的自由能低2.2 kcal/mol，该结果与实验中观测到的对映选择性结果一致。

图5. 对映选择性来源。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

 这一成果近期发表于Journal of the American Chemical Society，论文通讯作者为安徽大学罗根教授与苏州大学徐信教授，第一作者为苏州大学硕士研究生孙千林。该工作得到了国家自然科学基金的资助。