氧气作为一种绿色清洁可再生的资源，是化学转化中的理想氧化剂。在催化氧化反应中，氧气既可作为氧原子供体（“氧合酶”类反应），也可仅作为电子受体而不引入氧原子（“氧化酶”类反应）。烷基自由基是一类常见的有机反应中间体。其在氧气氛围下参与的反应绝大多数涉及到氧原子的转移，这是由于氧气固有的基态三线态性质，使得其难以避免地快速捕获烷基自由基。Mukaiyama氧化反应就是一个非常经典的例子。因此，烷基自由基参与的“氧化酶”类反应非常有限。

最近，北京大学朱戎课题组借助笼效应和双金属氧化还原过程抑制经典的氧合过程，在钴氢催化的自由基反应中提供了一条实现“氧化酶”类过程的新思路。利用氧气作为终端氧化剂，在室温实现了非活化烯烃与无保护胺类的马氏氢胺化反应（图1）。该反应在分子内和分子间均可进行，除胺类外，亲核试剂的种类还包括磺酰胺、酰胺、醇、富电子芳环等。

图1 钴氢催化“氧化酶”型烯烃分子内/分子间氢胺化反应

作者首先选取4-戊烯基对甲苯磺酰胺作为标准底物进行条件筛选。实验结果表明，反应利用Salen配位的三价钴对甲苯磺酸盐催化剂，以四甲基二硅氧烷作为氢源，能够在无溶剂、室温条件下以89%的核磁产率得到分子内氢胺化关环产物。控制实验表明该反应并非由酸催化实现，反应中生成的烯烃Mukaiyama氧化副产物同样不能在标准条件下转化为产物。为进一步探究反应选择性的来源，作者探究了溶剂种类与温度对氢胺化选择性的影响（图2）。结果显示溶剂粘度而非极性是反应的决定因素，氢胺化产物比例随粘度升高而升高，而随温度升高下降。这符合典型的笼效应控制的反应机理特征。

图2 溶剂与温度对氢胺化产物比例（S）的影响

图3 代表性底物拓展

自由基钟和自由基捕获剂实验均支持氢胺化产物的生成应经由初级溶剂笼内过程。作者随后进行了当量实验以证明关键的Co(III)-X/Co(III)-R氧化过程（图4）。三价钴烷基物种26不能在氮气或氧气氛围下直接与胺27反应得到对应的氢胺化产物，而在加入三价钴催化剂1a OTs时能以40%的产率得到N-甲基-N-异丙基对甲苯胺。滴定实验中（图5），将26与胺混合时，紫外-可见吸收光谱没有明显变化，而在加入三价钴催化剂后，出现了明显的二价钴吸收峰的上升。这些证据支持了反应经历两种不同钴物种之间的氧化还原。该步骤是实现“氧化酶”型过程的关键。综上，作者提出了以下的反应机理（图6）。

图5 UV-Vis滴定

原文标题：Dioxygen-Promoted Cobalt-Catalyzed Oxidative Hydro-amination Using Unactivated Alkenes and Free Amines

原文作者：Wei-Ting Ye and Rong Zhu*