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陳俊豐（Tan Choon-hong）教授1971年5月出生于新加坡，1995年以一等榮譽畢業于新加坡國立大學，獲理學學士學位；1999年畢業于劍橋大學，師從Andrew B. Holmes教授，獲理學博士學位；随後于2000-2002年加入哈佛大學Yoshito Kishi課題組以博士後身份參與研究工作；2002-2003年加入哈佛醫學院Robert R. Rando課題組擔任副研究員，2003年5月開始獨立研究，緻力于手性胍的開發與應用，于2010年獲得終身教授的頭銜。之後他依據胍作為手性基底發展了一系列不對稱相轉移催化劑，于2016年晉升為正教授，隔年被票選為新加坡化學會主席（Singapore National Institution of Chemistry, SINC）。
陳俊豐（Tan Choon-hong）教授。圖檔來源：南洋理工大學
近年來，陳俊豐教授主要緻力于研究Pentanidinium（後文簡稱：PN）與Bisguanidinium（後文簡稱：BG）這兩類sp2雜化氮中心、胍為骨架的離子對催化劑。本文将選取4篇總結在Accounts of Chemical Research（Acc. Chem. Res., 2017, 50, 842）上的具有代表性的工作和1篇2018年最新的同系列工作（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 1952）進行簡要的介紹。
（一）PN催化的不對稱Michael加成反應
PN是胍衍生最早一代的不對稱相轉移催化劑，2011年首次在J. Am. Chem. Soc.（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 2828）上報道。PN的合成思路非常簡潔，通過廉價易得的手性二胺烷基化後環化形成咪唑啉氯化鹽和胍兩部分，最終在三乙胺的作用下消除鹽酸得到偶聯産物。
圖1. PN的設計思路。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
衆所周知，相轉移催化劑在工業上有負載量極低和易于中試放大的優越性，PN成功地以萬分之五的催化劑用量在24小時内完成了克量級規模的反應，并保持較高的收率和立體選擇性。
圖2. PN在不對稱Michael加成反應中的應用。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
（二）BG催化的雙羟基化和羰基羟基化反應
2015年，雙胍催化劑BG首次報道在J. Am. Chem. Soc. (J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10677)上，這是經改良後獲得成功的二代胍衍生不對稱相轉移催化劑。相比上一代催化劑，BG隻需要獲得咪唑啉氯化鹽後與哌嗪3:1混合，在同樣的條件下就可擷取。相比上一代，BG含有兩個sp2雜化氮的陽離子中心，是一種二價鹽。
圖3. BG的設計思路。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
此次BG結合化學計量的高錳酸鉀氧化劑，成功在二取代烯酯上形成兩個手性中心的頻哪醇以及在三取代烯酯上形成具有一個手性中心的2-羟基-3-羰基羧酸酯。該反應中高錳酸根先氧化3位，繼而引發酯羰基形成烯醇化物，使2位氧化。根據計算，Si-face進攻後獲得的中間體能量較低，很好地解釋了高對映選擇性的由來。
圖4. BG攜化學計量高錳酸鉀的氧化反應。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
（三）BG催化氧化手性亞砜
繼化學計量金屬離子氧化劑的成功後，陳俊豐教授課題組轉攻催化量金屬氧化體系的研究。催化量的金屬高價酸根結合手性陽離子形成離子對催化劑，氧化底物之後，還原的金屬酸根再一次被清潔的終端氧化劑雙氧水氧化。基于金屬酸根離子溶于水，與手性陽離子結合後又易溶于有機溶劑的這一特性，酸根離子可以靈活地鑽穿于兩相之間，利用雙氧水達到循環利用的目的。
圖5. BG攜催化量複合钼酸的氧化反應。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
該政策成功地應用于硫醚的氧化，形成對應的手性亞砜，同時手性亞砜在很多藥物中是一種重要的官能團。2016年Nature Communications（Nat. Commun., 2016, 7, 13455）的報道指出，硫酸配體的钼酸鹽可氧化羧酸酯類硫醚為主的底物，最終應用于手性阿莫達非因的合成。
圖6. 手性阿莫達非因的合成。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
（四）PN和BG催化的不對稱烷基化反應
2016年，作者報道了手性離子對催化劑結合弱親核性強堿性的潛在堿（probase），針對均相反應中不耐高溶解度強堿的不對稱SN1反應，成功打破了反應壁壘。該文章（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9935）利用兩種催化劑同時完成了兩類底物的烷基化，證明了潛在堿政策的光譜實用性。第一個反應應用含鹵素的PN，針對二氫香豆素類的底物可獲得高達95%的産率及96%的對映選擇性；第二個反應應用BG，針對苄基取代的1-茚酮類底物獲得了高達99%的收率和99%的對映選擇性。
圖7. 潛在堿在烷基化反應中的應用。圖檔來源：Acc. Chem. Res.
該方法中氟化铯與潛在堿在相界面反應生成高價矽鹽，再與手性陽離子配對形成催化劑進入有機相，底物普适性好，立體選擇性高。
圖8. BG攜高價矽完成手性烷基化的機理。圖檔來源：J. Am. Chem. Soc.
（五）BG催化的布魯克重排反應
基于對高價矽中間體的認識，2017年，陳俊豐教授課題組又報道了1,2-芳基遷移的布魯克重排反應（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 1952）。羰基矽烷底物在氟化铯的引發下，高價矽上的烷基遷移到相鄰的羰基碳形成氧負離子，繼而發生布魯克重排使矽基遷移到氧上，最終在三異丙基矽醇的質子化作用下形成手性醇。氟化铯被BG引入有機相，與底物反應後，BG始終與反應各級中間體形成離子對控制，進而保證了優異的立體選擇性。
圖9. BG攜高價矽作用的分子内布魯克重排。圖檔來源：J. Am. Chem. Soc.
至此，筆者簡要地介紹了陳俊豐教授近幾年來的5篇工作。通讀後可以感受到陳教授工作的系統性，他緻力于離子對催化劑的開發，适用的反應類型也很多元化，每一篇都對反應的機理有着深入的研究和獨到的見解。
課題組網站
http://www.ntu.edu.sg/home/choonhong/