钒氧 (VO) 物质是钒和氧的组合，通过与过氧化物的结合实现硫化物和胺化合物的氧化。含有 VO 种类的化合物也用于预防糖尿病，并且是金属酶（如卤代过氧化物酶）的催化剂之一。

台湾清华大学陈建添教授于2001年率先通过2-萘酚和VO物种的有氧不对称耦合合成光学活性双萘酚的技术 [1]。近年来，陈教授课题组已成功鉴定出由VO物种稳定的酰基和三氟甲基自由基，并将氧/酰基自由基和氧/CF3单元交叉偶联到烯烃双键。之后，陈教授团队利用用于引入三氟甲基的Togni试剂，在手性VO物种催化下，在室温好氧条件下与烯烃的三氟甲基化反应，并成功获得了γ -三氟甲基化酮。针对这一反应，搭配与日本茨城大学理工科研究生院（理学研究生院）森圣治教授团队合作完成了高精度量子力学计算。进行了分析在有氧条件下初始过氧化钒中间体与酮形成反应的机理。此外，氘标记实验表明，潜在的1,4-质子转移到 VO 过氧化物和 1,5-质子转移到 VO 物种的发生具有高非对映/对映选择性。这些氢转移是钒物种所独有的，并且从未观察到由其他金属氧配合物催化的（ACS Catal., 2020, 10, 3676）。

继去年ACS Catalysis 的研究成果，陈教授团队在醇溶剂中使用具可逆氧化还原活性手性VO催化剂，在室温条件下，以高引入对映选择性的方式，将三氟甲基和羟基/氨基羟基直接1,2-交叉转移到烯烃上。此类三氟甲基的化合物有望更进一步导引相关药物的开发，因为碳原子和氟原子之间的强共价键，增强了它们的药用特性并促进了代谢降解/和功能化后修饰。

在这项研究中，陈教授团队首次实现了前所未有的三氟甲基、两分子烯烃和 NOPI（N-氧邻苯二甲酰亚胺）的四组分偶联。这种反应将可用在抗惊厥药和抗肿瘤药等重要药物以及农业害虫抑制剂的开发。而茨城大学团队通过高精度量子力学计算，证实了包括VO、高电子密度氟原子在内的氢键和非共价的弱相互作用，以及苯环间的π/π相互作用。陈教授团队还发现水杨醛基配体上的C3取代基可有效调控对映选择性。通过这些 VO 物种的催化在概念上与铜和铁物种的催化截然不同，借此开辟了可应用于烯烃-烯烃交叉（不对称）偶联的新视角。

使用本研究中开发的手性钒氧催化剂的高对映选择性1,2-氧化三氟甲基化反应。图片来源：ACS Catal.

将连接到甜甜圈形水杨醛配体的庞大叔丁基（顶部）更改为包含平面 π 电子的苯基会逆转偶联产物的立体选择性。该研究除了首创钒氧催化剂会引起三种组分的高对映选择性偶联反应，在特定情况下更能导引四组分的偶联反应。

从初始自由基到两个夹层烯烃（头对尾攻击）的交叉偶联级联产物，伴随氧钒结合NOPI 的不对映自由基捕获（左）和偶联产物的3D 结构（右）。图片来源：ACS Catal.

这一成果近期发表在ACS Catalysis上，文章的第一作者是台湾清华大学硕士研究生苏昱诚和吕家豪和日本茨城大学的硕士研究生Ryoma Fujii（藤井棱马）。来源：X-MOL