中科大徐允河课题ACS Catalysis：铜催化内炔硅氢化反应合成硅中心手性烯基硅烷

第一作者：朱筱妍

通讯作者：徐允河

通讯单位：中国科学技术大学

论文DOI： 10.1021/acscatal.5c04020

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近日，中国科学技术大学徐允河教授团队在《ACS Catalysis》期刊报道了一种利用铜催化内炔硅氢化反应合成硅中心手性烯基硅烷的新方法。该研究采用简单的 Cu/(R,R)-Ph-BPE催化体系，实现了内炔和 1,3-二炔与潜手性二氢硅烷的不对称硅氢化反应，能以高区域选择性和对映选择性合成目标产物，并展现出广泛的底物普适性。

背景介绍

有机硅化合物在材料科学和药物化学等领域中具有广泛的应用，是合成化学的重要组成部分。其中，乙烯基硅烷作为关键的多功能中间体而受到关注。炔烃的硅氢化反应是合成该类化合物的重要方法之一，具有高原子经济性。然而，实现硅中心手性乙烯基硅烷的高区域选择性和对映选择性合成仍然具有挑战性。

近年来，过渡金属催化的内炔与前手性二氢硅烷的分子间不对称硅氢化反应合成硅中心手性烯基硅烷的策略虽取得进展，但仍面临挑战。这些问题主要包括普遍依赖贵金属催化剂，以及往往需在硅烷上引入特定大位阻取代基才能实现高对映选择性。因此，开发基于地球丰产金属、可利用简单二氢硅烷实现内炔高对映选择性硅氢化的新型催化体系，仍是有机合成领域的一项重要挑战。

本文亮点

（1）使用丰产金属Cu作为催化剂，市售的(R,R)-Ph-BPE作为手性配体，在温和的条件下实现了不对称内炔和1,3-二炔高区域选择性和高对映选择性硅氢化。

（2）底物范围广泛，包括芳基-烷基炔烃、对称芳基炔烃以及1,3-二炔，对官能团的兼容性较好。

（3）动力学实验揭示了反应中双核铜物种的关键作用。

图文解析

图1 底物拓展

该反应具有良好的官能团耐受性，对于苯基-烷基乙炔类化合物，苯环上无论是给电子取代基还是吸电子取代基，能够以中等至优异的产率得到目标（E）-烯基氢硅烷产物，具有良好的区域选择性和对映选择性。稠环化合物、杂芳环化合物以及共轭烯炔等也都能够在该体系中兼容。该反应与简单的芳基甲基硅烷反应表现出优异的产率、区域选择性和对映选择性。此外，该体系也可应用于1,3-二炔的分子间硅氢化反应。

图2 衍生化和机理实验

为了进一步展示手性烯基氢硅烷的多功能性，进行了一系列涉及Si−H键的立体特异性的转化探究。结果表面可以在对Si-H进行下一步衍生化的同时，保持对映选择性不变。

进行了氘代实验和非线性效应探究，进一步解释反应的机理。

图三机理

提出了一种Cu/Ph-BPE催化内部炔烃和1,3-二炔硅氢化的可能模型和机制。来自HRMS分析的直接证据，在m/z = 830处存在峰，我们将其分配给与炔烃配位的铜/Ph-BPE络合物（中间体II），以及m/z = 773处的峰，支持中间体i的形成。二聚铜（I）氢化物被提议作为关键中间体，并在该反应中观察到高对映选择性。

总结与展望

该工作报道了以(R,R)-Ph-BPE为手性配体，铜催化下内部炔烃和1,3-二炔与二氢硅烷的不对称硅氢化反应。该方法条件温和，底物范围广泛，适用于对称和不对称的内部炔烃及1,3-二炔，并表现出优异的区域选择性、立体选择性和对映选择性。该研究不仅为制备硅中心手性的烯基硅烷提供了新途径，也为不对称内部炔烃的高度区域选择性官能团化开辟了新方向。

作者介绍

徐允河，中国科学技术大学教授、博士生导师。2010年于新加坡南洋理工大学获博士学位，主要从事有机化学合成方法学研究，在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.等国际学术期刊上发表论文70余篇。先后获得国家基金委自然科学面上项目、国家基金委自然科学青年项目、安徽省自然科学面上项目等10余项项目资助。