烯烃复分解反应是构建碳-碳双键最为高效的方法之一，经过几十年的发展，逐步形成了以前过渡金属钼（Mo）、钨（W）等为主的Schrock催化体系和后过渡金属钌（Ru）为主Grubbs催化体系。由于催化剂具有良好的空气和官能团兼容性，Grubbs催化剂在学术和产业化领域均得到广泛的应用，化学家也不断的对该系列催化剂进行改进，以进一步提高其立体选择性；近十年来，Grubbs和Hoveyda等课题组在Z选择性Ru催化剂的研究中分别取得了重要进展。然而，尽管付出了很大努力，高效对映选择性Ru复分解催化剂尚未取得突破，这也成为烯烃复分解领域一个较大的挑战。

       深圳格拉布斯研究院邢祥友课题组在此前发展Ru转移氢化催化剂时，提出和验证了距离反应中心最近的环内点手性元素诱导八面体钌中心的手性，进而决定了反应的对映选择性（ACS Catal. 2019, 9, 5562−5566; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202112993; ACS Catal. 2022, 12, 14429−14435; Sci. Chin. Chem. 2023, 66, 1443-1447）。他们认为这一推论同样适用于发展手性Ru烯烃复分解催化剂，在Koji-Grubbs催化剂的基础上，通过金刚烷上Ha和Hb的选择性活化生成Ru-C键，形成不同螺旋特征的碳手性中心，进而决定Ru中心的绝对构型（right-handed或Left-handed），因此可以控制烯烃复分解反应的对应选择性。

       根据这一设想，通过NHC卡宾骨架上引入手性诱导元素及碱效应，他们顺利实现了Ha和Hb的选择性活化，分别合成了系列的右手螺旋的（1-9）A和左手螺旋的（1-9）B催化剂，与之前报道的Grubbs催化剂相比，这类催化剂具有优异的空气及水的稳定性。进一步的研究表明，右手螺旋的催化剂可高效进行Norborenes的开环-交叉偶联去对称，不仅可以实现高Z/E选择性，最高Z/E比达到99：1，也可同时实现高对映选择性，最高ee达到99%。

Scheme 1. Development of Cyclometalated Ru-based Olefin Metathesis Catalysts via Controllable C–H Bond Activation. 

Scheme 2. Scope of the AROCM of Norbornenes and Cyclobutenes with Right-Handed Ru-Catalysts.

       令人意外的是，作者发现左手螺旋的Ru催化剂，可以实现三烯化合物的去对称关环，生成一系列的五元杂环和六元杂环手性化合物，其中不乏包含季碳手性中心的杂环化合物，最高ee值也达到了99%。这是Grubbs烯烃复分解催化剂首次实现高效的关环去对称反应。

Scheme 3. Scope of the ARCM with Left-Handed Ru-Catalysts.

       综上所述，邢祥友课题组根据距离金属中心最近的手性元素决定对映选择性的设想，成功发展了一系列兼具高Z选择性和高对映选择性的手性Grubbs催化剂，分别实现了可开环-交叉复分解去对称，以及关环复分解去对称合成杂环化合物。

       南方科技大学是本文的唯一通讯单位，邢祥友课题组研究助理教授陈波是本文的共同通讯作者。南科大博士生李少峰和硕士生冯世杰为本文共同第一作者。该研究得到深圳市诺奖实验室、广东省催化重点实验室以及深圳有为技术控股集团的资金支持。

论文信息：Development of Highly Enantio- and Z-Selective Grubbs Catalysts via Controllable C–H Bond Activation. Shaofeng Li, Shijie Feng, Yali Zhou, Chao Liu, Bo Chen*, and Xiangyou Xing*. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c08420