全碳季碳中心广泛存在于医药、农药及功能分子中，因此如何构建此类结构引起了人们的长期关注。过渡金属催化的tert-C−C交叉偶联反应是构建全碳季碳中心最为直接的途径之一，但由于叔烷基中间体较大的立体位阻且容易发生β氢消除和异构化，该策略一直是合成化学中的难题。传统方法利用亲核性叔烷基试剂（镁、锌、硼、钠等金属试剂）虽然能得到含季碳中心的产物，但底物范围受限。近年来，叔烷基亲电试剂官能化的快速发展提供了一类适用范围更为广泛的方法，避免了预先制备金属试剂的步骤，但仍然受到叔烷基异构化等问题的困扰。近日，我校冯超教授发展了一种基于金属“链行走”机理的叔碳位点的官能化方法，成功地实现了全碳季碳中心的高选择性、高效构建。相关工作以“Migratory functionalization of unactivated alkyl bromides for construction of all-carbon quaternary centers via transposed tert-C-radicals”为题发表在《自然·通讯》上。

该策略以廉价易得的伯/仲溴代烷烃为原料，通过镍催化剂的氧化加成及链行走步骤，迁移至叔碳位点，再经碳镍键的均裂得到叔碳自由基中间体，最后被三氟甲基乙烯捕获形成二氟烯丙基化产物。该方法不但适用于简单结构的构建，在应用于含药物分子片段的复杂结构时也取得较好的结果。此外，利用丙烯酸酯等活化烯烃还可以实现叔碳位点的烷基化。

总之，该方法不仅为全碳季碳中心的合成提供了新的途径，同时也拓展了远程官能化的适用范围，代表了一种全新的形成叔碳自由基的策略，为后续开发更多样性的季碳中心构筑方法提供了借鉴。

该工作以冯超教授和Patrick J. Walsh教授（美国宾夕法尼亚大学）为通讯作者，朱川副教授和硕士研究生刘泽尧为共同一作。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18658-4（Nat. Commun. 2020, 11, 4860）

作者：化学与分子工程学院（IAS）；审核：潘运军