全文速覽

      目前，手性硅烷的催化不對稱合成領域的發展較慢，僅有為數不多的報道，其種，含有(多于)兩個立體中心的手性硅烷的不對稱合成是一項艱巨的任務。我們利用銅催化雙乙烯基取代硅烷的去對稱化硼氫化策略，快速、方便地合成一系列高對映及非對映選擇性的、帶有連續手性硅、手性碳立體中心的含硼有機硅化合物。

背景介紹

      手性硅化合物在化學、材料、生物、醫藥等領域具有重要的應用價值。由于sp²雜化的硅極其不穩定，手性硅化合物只能通過潛手性硅烷的去對稱化獲得。然而與手性碳相比，硅原子易于形成高價中間體(5-、6-配位配合物)發生Berry假旋轉而外消旋化,導致硅立體中心的構建具有更大挑戰性。^[1] 迄今為止，手性硅立體中心的構建主要有三種催化策略：1) 以二氫硅烷為底物的Si-H鍵的去對稱化，例如金屬Pd、Rh、Ir或Pt催化的二氫硅烷與炔、酮和烯烴的不對稱氫硅化反應及二氫硅烷的卡賓插入和醇解(圖1A，i)；2) 金屬Pd或Rh催化C–Si鍵活化的去對稱化(圖1A，ii)；3）金屬Pd或Rh催化的C-H鍵活化、[2+2+2]環加成反應等(圖1A，iii)。盡管上述方法都可以有效的構建硅立體中心，但是反應仍然存在一些限制:如現有的方法主要是針對單一硅立體中心的構建，對于多立體中心的手性硅化合物的合成研究較少，且非對映選擇性不易控制；幾乎所有的轉化都需要使用一些貴金屬催化劑，如Pd、Rh、Ir、Pt等，目前只有零星的廉價、低毒催化劑的應用實例；缺乏一種有效的方法來在目標有機硅烷分子中引入一個靈活、易于后期修飾的官能團，從而限制了更有價值或更復雜的手性硅化合物的合成。

                                                                                       圖1. 過渡金屬催化的前手性硅烷的去對稱化

研究出發點

      基于有機硼化合物在有機合成中的廣泛應用價值，過渡金屬催化的不飽和烴的不對稱氫硼化反應受到了廣泛研究，并取得了豐富的研究進展。^[2] 考慮到手性硅合成已有報道中所存在的問題，結合有機硼化合物的優點，我們設想利用雙烯基硅烷的不對稱硼氫化反應，去對稱化地構建硅立體中心的同時向分子中引入重要的硼基團，從而實現含有連續手性硅、手性碳立體中心的含硼手性硅化合物的合成。該設計的挑戰在于整個去對稱化過程中反應化學、區域、非對映以及對映選擇性的調控，以及在高活性親核試劑的存在下如何避免已構建的硅立體中心可能的消旋化。

      基于我們前期利用不飽和烴替代傳統金屬試劑用于不對稱轉化的策略，在Cu催化實現了系列不飽和烴的不對稱轉化(Org. Lett. 2017, 19, 3067； Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13130；Chem. Sci. 2019, 10, 1802；Org. Lett. 2019, 21, 3576)；以及結合上述硼化學的優勢，我們設計了銅催化雙苯乙烯基硅烷與聯硼酸頻哪醇酯 (B₂pin₂)去對稱化的硼氫化反應，以高的對映及非對映選擇性合成了一系列多手性中心的含硼有機硅烷，該反應條件溫和，官能團兼容性良好(圖1 B)。
圖文解析

      該反應具有良好的底物適用范圍，一系列烷氧基取代的雙烯基硅烷均可以很好地反應，以中等到良好的收率得到預期的含有連續手性硅、手性碳立體中心的含硼有機硅化合物， ee值可高達98% (圖3)。值得注意的是，非苯乙烯基類型的雙烯基硅烷1t也可以順利轉化為反馬氏產物2t，對映選擇性良好。這種與1a-1s相反的區域選擇性可能歸因于有機中間體的穩定性。

▲圖3. 不同烷氧基取代的雙烯基硅烷底物擴展

      接下來我們還嘗試了烷基取代的雙烯基硅烷，發現反應也可以順利的發生(圖4)。盡管-Me、或-Et取代的產率，非對映選擇性有所降低，但是增大烷基取代基的空間結構，反應可以很好地控制反應的非對映選擇性。

▲圖4. 不同烷基取代的雙烯基硅烷底物擴展

      為了進一步確定該轉化的實用性，我們進行了克級實驗，發現1a在標準條件下反應可以得到65%收率的產物 2a (1.01g)，對映選擇性完全沒有損耗(97% ee)。隨后的官能團轉化實驗也可以說明我們所合成的手性硅化合物可以進一步衍生應用(圖5)。

                                                                             ▲圖5. 克級實驗與含硼有機硅烷的應用

總結與展望

      總之，該策略通過雙烯基硅烷的不對稱硼氫化反應實現了含有連續手性硅、手性碳立體中含硼手性硅化合物的合成，不僅增加了有機硅化合物的復雜性及后繼步驟的可再修飾性，同時也為多立體中心、多官能化的手性硅合成提供了新思路。
參考文獻

[1] (a) Y.-M. Cui, Y. Lin, L.-W. Xu, Coord. Chem. Rev. 2017, 330, 37；(b) R. Shintani,Synlett 2018, 29, 388.[2] (a) J. Chen, J. Guo, Z. Lu, Chin. J. Chem. 2018, 36, 1075; (b) X. Zeng, Chem. Rev. 2013, 113, 6864; (c) Y. Tsuji, T. Fujihara, Chem. Rec. 2016, 16, 2294; (d) S. P. Thomas, V. K. Aggarwal, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1896.

四川蜀泰化工科技有限公司

聯系電話：0825-7880085

公司官網：fswed.cn

【上一篇：煤化工技術現狀及發展趨勢】

【下一篇：壓力傳感器的工作原理應用及分類】