近日，杭州師范大學有機硅化學及材料技術教育部重點實驗室徐利文課題組發展了一種高效高選擇性硅雜環重組策略，可高效、高立體選擇性地將硅雜環丁烷轉化為一系列六元硅雜環或含氮氧雜雜原子的硅手性雜環。該反應成功的關鍵在于發展一種3,5-雙(三氟甲基)取代的TADDOL衍生的手性亞磷酰胺配體主導的新型鈀基高效催化體系。此外，該方法具有與藥物分子C/Si等電子置換策略兼容的優勢，有望應用在藥物分子開發與手性材料的創制等領域。

背景介紹：

硅雜環化合物在藥物研發和材料科學中具有重要應用價值，其獨特的物理和電子性質（類似碳但價態和幾何結構不同）使其成為研究熱點。在這方面，過渡金屬介導的Si-C鍵重構策略，尤其在構建手性有機硅化合物方面展現出顯著優勢。值得注意的是，近期的相關研究聚焦于含硅四元環的鍵裂解轉化反應：該類化合物可通過與炔/烯烴或不飽和羰基化合物發生開環/擴環反應，或經催化劑誘導重排實現多樣化轉化。然而，現有可用于構建硅手性中心的開環反應研究相對較少，相關不對稱催化構建硅手性雜環的研究更為匱乏，且在雜原子官能團存在下實現立體選擇性Si-C鍵活化及其構建含氮或氧的硅手性雜環更未見報道。因此，徐利文團隊基于多年來在硅手性化學的研究積累，近日發展了一種新型高效手性鈀催化體系，成功實行了硅雜環丁烷的分子內不對稱重組轉化，為構建含硅手性中心的雜環化合物提供了一種合成新策略，具有重要的科學意義和潛在的應用價值。

本文亮點：

本工作中，徐利文團隊開發了新型鈀催化體系（Pd/3,5-雙(三氟甲基)TADDOL衍生手性亞磷酰胺配體），成功實現硅立體選擇性雜原子橋連炔烴的分子內開環/硅基環化反應。該體系在0.05 mol%超低負載量下仍保持高催化活性與立體選擇性，反應僅需10秒即可獲得96%產率和97% ee的苯并O/N硅雜環產物，TOF高達17,280 h-1，是迄今為止報道的用于合成Si-立體有機硅化合物的最快速催化不對稱反應之一。該反應展現優異底物普適性，在空氣條件下仍可進行，兼容氰基、酯基等敏感官能團。特別值得注意的是萘基取代基引發的阻轉異構現象，為構建軸手性與硅手性中心提供了新思路。同時，硅立體中心的氫取代基的優異兼容性更為后期功能化奠定基礎。克級實驗驗證了其合成實用性，產物2a可經環丙烷化、硼氫化等經典轉化構建功能性Si-O雜環，并展示藥物分子合成潛力。作者通過DFT計算模擬了反應機理下的能量變化趨勢，以揭示pro-S與pro-R路徑存在差異。也證實了氧化加成是可逆的，而遷移插入作為決速步主導了硅雜環開環反應的對映選擇性。

總結與展望：

綜上所述，作者提出了一種新型、簡單、高效的催化策略來合成了一系列含硅手性中心雜環化合物，該方法是通過Pd催化Si-C鍵活化及其隨后在O/N橋連炔基硅雜環丁烷中進行分子內開環/硅環化來實現的。在此過程中，3,5-雙（三氟甲基）取代的TADDOL衍生的亞磷酰胺配體被確定為不對稱Si-C鍵活化及其Pd催化手性硅環化的有效手性磷配體。這種方法可以獲得高達99% ee的新型Si-立體硅硅環，在溫和條件下與1 mol%的Pd2(dba)3·CHCl3的作用下，轉化數（TOF）超過17,280 h-1。利用這種方法，作者成功生成了一系列多樣化的硅立體異構苯并硅雜環，并通過將硅立體異構硅雜環片段引入復雜的藥物和功能分子中展示了后期轉化。值得一提的是，鈀催化的Si-C鍵活化及其手性硅環化反應的高反應性為開發新的環擴張工藝和合成結構多樣的硅立體異構硅雜環開辟了新途徑。

該研究成果以Research Article的形式發表在CCS Chemistry。杭州師范大學徐利文教授為通訊作者，碩士研究生祝煒軻（實驗部分）和斯嘉煒（DFT計算支持）為共同第一作者 。

文章詳情：

Ultra-Rapid Synthesis of Si-stereogenic Silacycles via Pd-catalyzed Si-C Activation andIntramolecular Ring-Opening Silacyclization

Wei-Ke Zhu,? Jia-Wei Si,? Sui-Fang Peng, Li Li, Fei Ye, Jian Cao, Zheng Xu, Fuk-Yee Kwong, and Li-Wen Xu*

Cite this by DOI:10.31635/ccschem.025.202505501

文章鏈接：https://doi.org/10.31635/ccschem.025.202505501

掃碼在線閱讀

在線閱讀全文

來源：CCS Chemistry