近日，《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）在线发表了武汉大学化学与分子科学学院周强辉/程鸿刚团队在平面手性二茂铁领域的最新研究成果，论文题目为“"De Novo" Construction of Planar-Chiral Ferrocenes via Palladium/Chiral Norbornene Cooperative Catalysis”。该工作基于钯/手性降冰片烯（Pd/NBE*）协同催化策略，首次实现了以简单易得的碘代二茂铁为原料高效构建平面手性二茂铁，为平面手性分子的模块化合成提供了一种全新的平台技术。武汉大学化学与分子科学学院2021级博士研究生李丽莎和2019级博士研究生叶金祥博士为共同第一作者，周强辉教授和程鸿刚副教授为论文共同通讯作者。论文的合作者包括武汉大学化学与分子科学学院研究生赵力颖、周兰、邓双、王东凯、张雅滨和丛恒将副教授。

平面手性二茂铁因其独特的立体构型与性质，在不对称催化、功能材料以及药物研发等领域具有重要应用价值。传统合成方法通常依赖预装手性辅基或使用化学计量的手性碱，官能团兼容性不好以及原子经济性不高，制约了其实际应用。过渡金属催化的不对称C–H官能团化是构建平面手性二茂铁的有效策略，然而现有方法通常需预装导向基，且大多仅能实现单官能团化。该研究实现了一种“从头”构建平面手性二茂铁的新策略：利用钯/手性降冰片烯（NBE*）协同催化，以大位阻(C1,C4)-桥头修饰的手性降冰片烯作为共催化剂和手性源，从简单易得的碘代二茂铁出发，一步构建两根化学键，高效合成了一系列平面手性菲啶酮类二茂铁。该方法具有反应条件温和、底物适用范围广、官能团耐受性优异以及步骤经济性高等特点。

机理研究与密度泛函理论（DFT）计算共同表明邻位C–H键活化为对映选择性决定步骤，而Pd(IV)中间体的还原消除不仅作为反应的决速步，且进一步放大了对映选择性差异，从而确保产物的高光学纯度。此外，该工作还展示了该类平面手性二茂铁产物的应用价值：仅需三步转化即可获得NAD(P)H类型的新型平面手性辅酶，在颇具挑战的四取代烯烃的不对称氢化反应中表现出比现有辅酶更优的催化活性与立体控制能力。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和泰康生命医学中心的资助。武汉大学科研公共服务平台、武汉大学化学与分子科学学院大型仪器共享平台、武汉大学超算中心为此工作的开展提供了有力的支持。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c13420.