基于加成-偶联策略的不饱和硅烷的去对称化反应研究

Chiral organosilanes have received considerable attention for their wide applications in synthetic chemistry, materials, biochemistry, and pharmaceutical industry etc. Due to the instability of sp2-hybridized silicons, the construction of chiral organosilanes depends exclusively on desymmetrization of prochiral silanes. However, compared with the construction of carbon stereocenters, the introduction of chirality at the silicon center, particularly in a catalytic asymmetric manner is not a trivial task. A major challenge in controlling the chirality of silicon resides in its tendency to form penta-covalent intermediates, whereby racemization can result via Berry pseudorotation. Therefore, development of efficient desymmetrical methods for synthesis of chiral organosilanes could be of great theoretical and practical significance. This proposal aims to realize the highly enantioselective desymmetrization reactions of unsaturated silanes via insertion of the Cu–H or Cu–BR2 species, and reaction of the thus-generated organocopper intermediates with various electrophiles. This strategy provides a novel methodology for the formation of highly functionalized enantioenriched organosilanes bearing muti-stereogenic centres.

手性硅化合物在化学、材料、生物、医药等领域具有重要的应用价值。由于sp2杂化的硅极其不稳定，手性硅化合物只能通过潜手性硅烷的去对称化获得。然而与手性碳相比，硅原子易于形成高价中间体(5-、6-配位配合物)发生Berry假旋转而外消旋化,导致硅立体中心的构建具有更大挑战性。因此，开拓新的简洁、高效的去对称化方法合成手性硅化合物具有重要的理论及实际意义。本项目拟通过现场产生的Cu–H或Cu–BR2物种对不饱和硅烷(例如：炔基硅烷、烯基硅烷、联烯基硅烷等)高效的插入，生成催化量的有机铜中间体，并利用该有机铜中间体与各种亲电试剂(例如：醇、羟胺衍生物、烷基/烯丙基卤化物、烷基/烯丙基酯、醛、酮、亚胺、α，β-不饱和羰基化合物等)偶联，实现硅立体中心高对映选择性的构建。从而发展潜手性硅烷去对称化的新策略，为高度官能化的多立体中心手性硅化合物的合成奠定基础。

有机硅和有机硼是两类非常重要的化合物，在合成化学、材料化学、医药领域具有重要用途。然而，硅原子易于形成高价中间体(5-、6-配位配合物)发生Berry假旋转而外消旋化，导致手性硅立体中心的构建极具挑战性。而且目前还没有有效的多立体中心手性硅化合物的合成方法。我们利用现场产生的Cu-BR2物种对不饱和硅烷高效的插入为切入点，通过加成/偶联策略发展了烯基硅烷去对称化的氢硼化反应，实现了含有连续手性硅、手性碳立体中心的构建；同时实现了铜催化环丙烯非导向的硅氢化反应，用于高非对映选择性地合成多取代的环丙基硅烷类化合物。另一方面，含氮有机化合物在医药、农业以及食品工业中具有非常广泛的应用，与人类的日常生活息息相关。因此，在上述工作基础上，我们利用廉价的过渡金属铜/钴催化剂与氢硅化结合，通过现场产生的MH物种与不饱和烃加成形成金属有机物种代替传统的有机金属试剂，实现了系列转化：利用CuH催化体系与亲电氮源（羟胺衍生物）结合，实现了弱Michael受体配体调控、极性翻转的不对称氢胺化反应；利用CoH催化体系与强氧化性的亲核氮源氮-氟代双苯磺酰亚胺（NFSI）结合，实现了首例普适性的不对称自由基氢胺化反应。此外，我们还实现了无金属条件下有机硼催化烯烃与吡啶衍生物的Chichibabin型烷基化反应。这些工作为发展新的高效普适性的C–Si、C–N、C–B以及C–C键构建及其对映选择性地构建提供了新的可选择性的途径。