在可见光或近紫外光照射下，第一行过渡金属配合物能够发生配体到金属电荷转移（LMCT），因而受到广泛的关注。当光在LMCT带中被吸收时，金属-配体键将发生均裂，产生还原的金属络合物和高能氧化的配体自由基。该自由基可以引起各种转化，如脱羧、β–断裂、自由基加成和氢原子转移（HAT）等反应。LMCT和HAT的组合与C(sp3)–H键官能团化特别相关，因为它消除了对底物氧化还原电位匹配的需要，也不需要使用额外的光催化剂或HAT催化剂。
尽管通过LMCT在过渡金属催化的交叉偶联和自由基加成方面取得了一些重大突破，但可见光诱导的3d–前过渡金属配合物的LMCT仍然是一个挑战。铬催化的Nozaki–Hiyama–Kishi（NHK）反应是有机合成中最可靠的C–C键形成策略之一。然而，经典的NHK反应通常使用当量的金属还原剂和解离试剂（如Mn、TMSCl或Cp2ZrCl2）来实现烷基卤化物和醛之间的还原偶联反应。
作者首先以苯甲醛1a和烯丙基苯2a作为底物，对反应条件进行优化。控制实验表明催化剂、光照都是必要的。通过对催化剂、光照波长、溶剂和温度等条件的筛选，最终以93%的产率、20:1的区域选择性和20:1的非对映选择性得到目标产物高烯丙醇3a（表1）。
在最优条件下，作者分别对醛（图2）和烯烃（图3）进行了普适性考察。结果表明，该反应底物适用范围广泛，并具有良好的官能团兼容性，均能以中等到良好的产率和优异的区域选择性和非对映选择性得到高烯丙醇化合物。此外，该策略还可以应用在分子内烯丙基C(sp3)–H官能团化反应中，构建各种五元或六元环高烯丙醇化合物（图4）。
作者对反应机理进行了研究（图5）。自由基捕获实验表明，反应中可能产生了烯丙基自由基（图5a）。烯烃回收实验强调了该方案的潜在合成适用性（图5b）。动力学同位素效应（KIE）实验表明，速率决速步不是羰基加成步骤，而是涉及烯丙基C(sp3)–H键的氢原子转移步骤（图5c）。为了提供Cr–Br键均裂的证据，作者对CrBr3·6H2O络合物和Br2进行纳秒瞬态吸收光谱实验（图5d）。作者使用355 nm纳秒激光对CrBr3·6H2O络合物体系进行光解，在520 nm左右出现的光诱导吸收峰（图5d1，红线）。根据先前文献的报道，该峰可能是Br/苯π-络合物相关物种的电荷转移跃迁带的特征峰。Br2体系出现了相同的吸收峰，证实了该假设。在520 nm处测试CrBr3·6H2O吸收峰的单波长动力学，表明该活性物种的寿命153±3.5 ns（图5d2）。作者也对溶剂做了纳秒瞬态吸收光谱实验，没有发现吸收峰，说明520 nm处产生的光诱导吸收峰与溶剂无关（图5d3）。
作者提出了可能的反应机理（图6）。CrBr3(III)络合物被光激发发生LMCT，产生CrBr2(II)和高活性的溴自由基。溴自由基攫取烯丙基C(sp3)–H键的氢原子，产生溴化氢和碳中心自由基中间体A。通过自由基极叉策略，CrBr2(II)快速捕获烯丙基自由基A，生成烯丙基Cr(III)中间体B和B。随后，生成的中间体B通过Zimmerman-Traxler模型和醛反应，形成高烯丙基氧Cr(III)中间体C。中间体C被原位生成的溴化氢解离，生成产物和CrBr3(III)络合物，从而完成催化循环。
博士研究生曾宪容和助理研究员张丰华为文章的共同第一作者，王兆彬教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委、浙江省领军型创新团队引进计划和西湖大学的资助。
本课题组主要围绕前丰产廉价金属催化开展相关研究，主要涉及不对称过渡金属催化、不对称自由基反应等，并进一步探索所发展的合成方法学在生物活性分子、有机功能分子合成中的应用。
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