研究背景
C(sp3)─C(sp3)鍵的構建是有機合成中一個重要的研究方向，廣泛應用于藥物合成、材料科學等領域。與傳統的C─C鍵形成方法相比，直接利用C(sp3)─H化合物進行交叉耦合反應能夠顯著簡化前期官能化步驟，且能夠利用易得的原料，這使得這一反應在有機合成中具有重要的潛力。然而，未活化烯烴的氫烷基化反應仍然面臨挑戰，尤其是在底物缺乏導向基團或酸性C(sp3)─H鍵的情況下，反應效率較低，因此在這一領域取得的進展相對有限。有鑒于此，四川大學夏瑩課題組以及Xiaolan Pu合作在Science Advances期刊上發表了題為“Hydroalkylation of unactivated olefins with C(sp3)─H compounds enabled by NiH-catalyzed radical relay”的最新論文。該團隊設計了一種新的催化循環，將NiH催化的自由基中繼策略與氫原子轉移（HAT）過程相結合，實現了未活化烯烴與C(sp3)─H化合物的高效氫烷基化反應。他們通過引入氫原子轉移促進劑，生成了具有核親和性的烷基自由基，這些自由基與由烯烴底物和NiH催化劑生成的烷基金屬中間體結合，從而形成了C(sp3)─C(sp3)鍵。該催化體系能夠在溫和條件下提供具有區域選擇性和對映選擇性的氫烷基化產物，并且具有廣泛的功能基團兼容性。
研究亮點
（1）實驗首次將NiH催化的自由基中繼策略與氫原子轉移（HAT）過程結合，成功實現了未活化烯烴與C(sp3)─H化合物的氫烷基化反應，得到了C(sp3)─C(sp3)鍵。
（2）實驗通過使用HAT促進劑生成核親和性的烷基自由基，該自由基與通過NiH催化劑與烯烴底物生成的烷基金屬中間體耦合，從而實現了氫烷基化反應。反應條件溫和且底物適用范圍廣，展現出較高的功能基團兼容性。
（3）該研究不僅在溫和條件下成功實現了C(sp3)─C(sp3)鍵的形成，還通過催化劑的有效控制，獲得了具有區域選擇性和對映選擇性的氫烷基化產物。
圖文解讀
結論展望
本研究通過將NiH催化和氫原子轉移（HAT）過程結合，提出了一種全新的未活化烯烴氫烷基化方法，成功實現了C(sp3)─C(sp3)鍵的高效構建。該方法突破了傳統氫烷基化反應中對特定引導基團和酸性C(sp3)─H鍵的依賴，開創了通過自由基中繼策略在溫和條件下實現未活化烯烴的氫烷基化反應。通過引入HAT促進劑，研究者能夠有效地生成烷基自由基，并與NiH催化劑中間體反應，形成目標產物。這一創新機制不僅拓寬了烯烴氫烷基化的底物適用范圍，還在區域選擇性和對映選擇性上展示了良好的調控能力，為未來的催化反應提供了新的思路。Jiang-Ling Shi et al. ,Hydroalkylation of unactivated olefins with C(sp3)─H compounds enabled by NiH-catalyzed radical relay.Sci. Adv.10,eads6885(2024).DOI:10.1126/sciadv.ads6885
