注：文末有研究團隊簡介及本文
科研思路分析傳統的氧釩配合物介導的硫/胺化物和烯類的氧化反應以過氧化物為氧化劑。臺灣清華大學陳建添（Chien-Tien Chen）教授於2001年開創了氧釩配合物好氧（空氣或氧氣）催化2-萘酚的不對稱化偶聯，據信通過自由基-自由基或自由基-陰離子方式來進行。近年來，他成功地在反應過程中產生了氧釩穩定化的酰基和三氟甲基等自由基，而沒有被氧釩基淬滅，從而實現了烯類有效的1,2-氧基酰化和1,2-氧基三氟甲基化，以及後續的不對稱催化之應用。
含三氟甲基的藥物分子非常重要，可有效的改善其藥性。臺灣清華大學團隊通過使用手性釩氧催化劑與Togni試劑在好氧及環境溫度下，進行烯類的三氟甲基化交叉偶聯，研究其配體的影響，並優化催化劑結構。他們還與日本茨城大學Seiji Mori（森聖治）教授團隊合作進行高階理論計算，首度解開氧釩等氧金屬催化劑截然不同的穩定三氟甲基自由基等之催化反應機理。他們製備了各種具有生物醫學意義的γ-三氟甲基化酮。這些配合物中，以具有3,5-二溴取代的N-亞水楊基叔亮氨酸和雙噁唑啉型配體的氧釩（IV/V）配合物產生最佳結果。
藉由底物的兩個獨立D-標記實驗，作者提出獨特三氟甲基特異引導作用，使得過氧氧釩中間體進行史無前例的前手性1,4-氫和1,5-氫協同轉移至過氧（O1）或氧釩單元。他們對後者鏡相異構體之單重態基態1,5-氫轉移的三種可能過渡態進行高階理論計算，證實另有1,5-氫協同轉移至配體酚氧基的可能性，且推測如通過適當的過氧化物還原劑，可促使氧釩過氧化物之中間體進行有效動力學拆分的可能性。這些發現開創了此類催化劑不久將來在烯類（不對稱）交叉偶聯應用的契機，性能可媲美銅和鐵催化，但機理截然不同。
這一成果近期發表在ACS Catalysis 上，文章的第一作者是臺灣清華大學碩士研究生陳雅佩和日本茨城大學的碩士研究生Ryoma Fujii（藤井稜馬）。
Vanadyl Species Catalyzed 1,2-Oxidative Trifluoromethylation of Unactivated Olefins
Chien-Tien Chen*, Ya-Pei Chen, Bang-You Tsai, Yi-Ya Liao, Yu-Cheng Su, Tsung-Cheng Chen, Chia-Hao Lu, Ryoma Fujii, Kyohei Kawashima, Seiji Mori*
ACS Catal., 2020, 10, 3676-3683, DOI: 10.1021/acscatal.0c00370
陳建添博士簡介
陳建添，臺灣清華大學特聘教授（2010年起），1986/88年臺灣清華大學學士/碩士，1994年美國伊利諾伊大學香檳分校博士，1995年美國斯克裡普斯研究院博士後，1995/2000年臺灣師範大學副教授/教授，2007年臺灣國科會傑出研究獎和中山學術著作獎，2010年傑出人才獎座，2011年日本亞洲和環太年輕光化學學者獎，2015年清華大學產學合作績優獎，兩度OMCOS會議邀請和主題演獎，三度歐亞研討會之有機金屬合成應用邀請演獎。
首創手性三芳基甲基碳陽離子在不對稱有機催化型式之Mukaiyama醛醇加成反應﹝1996年JACS﹞，首創手性氧釩配合物在二萘酚的不對稱[自由基-自由基]好氧交叉偶聯生成手性BINOL衍生物﹝2001/02年Org. Lett.和C&EN News﹞，首創DNA光激手性氧釩配合物生成VO自由基來進行DNA光激特點斷序﹝2004年Org. Lett.﹞，首創不對稱好氧alpha-羥基酯/酰胺和alpha-羥基膦酯/酰胺的氧化和光學拆分﹝2006年JACS 和PNAS﹞，首創順式二苯乙烯/芴之螺旋交錯混成模板在OLED/DSSC/OPV等光電元件和光學互補手性螺旋烯自組裝和DMAP催化應用（2006-09年和2013年4篇JACS、2012 年2篇Energy & Environ. Sci.、2014年Adv. Funct. Mater. 和2017年Chem. Sci.），首創（手性）氧釩配合物在自由基導向的烯類交錯耦合（2020年ACS Catal.和其他近期陸續發表中）。
科研思路分析
Q：這項研究最初是什麼目的？或者說想法是怎麼產生的？
A：傳統的氧釩配合物是以過氧化物為氧化劑來媒介的硫/胺化物和烯類的氧化反應，從來沒能有效應用在催化碳-碳鍵的﹝不對稱﹞生成，2001年我們開創了氧釩配合物催化2-萘酚的不對稱好氧〔空氣或氧氣〕氧化偶聯，當時據信是以氧釩配合物協同自由基-自由基生成方式來進行，後續Sasai和Kozlowski教授在此機理研究證實，但是仍然侷限在苯酚、萘酚和1,3-雙羰基等具有互變異構化屬性的底物的系統，近10來年鐵、銅配合物在催化自由基交聯耦合甚至於其不對稱應用蓬勃發展，因此積極思考酰基和三氟甲基等其他同樣類型自由基基團是否能用氧釩配合物催化來突破以及後續可能的交集應用。
Q：研究過程中遇到哪些挑戰？
A：遍尋文獻，酰基和三氟甲基等其他同樣類型自由基基團，是否能與氧釩配合物結合或共存的配合物或中間體卻從未被報導或研究過，因此如何突破尋找適當的原位或光激產生的自由基類型的試劑，以及後續可捕捉與烯類交聯後自由基中間體來進行三底物交聯耦合，構成極大的挑戰。
Q：該研究成果可能有哪些重要的應用？哪些領域的企業或研究機構可能從該成果中獲得幫助？
A：含酰基和三氟甲基等其他同樣類型自由基基團交聯後的﹝手性﹞藥物有極大的應用，也可同時結合之前苯酚和萘酚進行交替耦合應用，在生醫製藥以及好氧相關的綠色﹝不對稱﹞催化研究將可開創絕佳的新契機。
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