基于黄素（Flavin）的仿生有机不对称催化氧化前手性硅烷去对称化

Organic silanes occupy a chiral silicon stereogenic center that can be applied to organic synthesis, functionalized materials, and pharmaceuticals. The current state of the art in desymmetrization of prochiral silanes is based primarily on metal complex-catalyzed Si-H or Si-C bond activation strategies. However, the stereoselectivity of the desymmetrization is still remains a significant challenge, due to the presence of reversibility in elementary step of oxidative addition between metal catalyst and prochiral silane. Due to the limitation of desymmetrization strategy and challenge in stereoselectivity by metal catalysis, direct oxidative desymmetrization of prochiral silanes based on organocatalyzed biomimetic aerobic oxidation strategy is proposed in this study. In this project, flavin-based organocatalyzed biomimetic aerobic oxidative desymmetrization strategy will be designed and apply to desymmetrization of prochiral silanes. This study will lay the foundation for further investigation of other biomimetic reactions by elucidation of the mechanism of stereoselectivity, and will provide a series of chiral flavin-derived organocatalysts and silanes with potential applications.

具有硅手性中心的有机硅化合物在有机合成、功能材料以及药物化学等领域具有广泛的应用价值。目前基于金属络合物催化的Si-H或Si-C键活化是合成手性有机硅化合物的主要策略。然而，在反应过程中由于金属催化剂与底物氧化加成基元步骤具有不同程度的可逆性而导致获得高立体选择性的去对称化产物仍具有很大的挑战性。针对前手性硅烷去对称化策略不足及立体选择性方面存在的挑战，本项目提出创建需氧仿生有机催化体系对前手性硅化合物进行直接选择性氧化去对称化来合成手性有机硅化合物，并研究去对称化过程中的立体化学控制机制。通过本项目研究，建立基于黄素需氧仿生有机催化氧化去对称化策略，并应用于前手性硅烷去对称化研究。本项目的实施，不仅可以进一步理解黄素需氧仿生氧化过程中的机理，为其他仿生氧化体系的建立奠定研究基础，而且还可以获得具有高应用价值的手性硅烷与手性黄素衍生的系列有机催化剂。

具有硅手性中心的有机硅化合物在有机合成、功能材料以及药物化学等领域具有广泛的应用价值。目前基于金属络合物催化的Si-H或Si-C键活化是合成手性有机硅化合物的主要策略。然而，在反应过程中由于金属催化剂与底物氧化加成基元步骤具有不同程度的可逆性而导致获得高立体选择性的去对称化产物仍具有很大的挑战性。针对此合成方法的局限性，本项目研究了利用有机催化的方法进行手性有机硅化合物的不对称催化合成，主要集中于以下几个方面：.(1) 基于黄素需氧氧化的原理，设计合成了一系列基于BINOL衍生的磷酸-黄素小分子手性催化剂，并将其应用于前手性二氢硅烷的氧化去对称化。实验结果表明，所设计的该类有机小分子催化剂在氧气存在下都能有效地对二氢硅烷进行氧化。然而由于产生的硅醇的影响，使得剩余Si-H键更容易被氧化，从而使得二羟基硅烷成为主要产物，使得反应的化学选择性较差。虽然该方法难以用于合成手性硅醇，但是可以用于合成非手性硅醇的绿色合成。.(2) 在以上工作中，我们偶然发现含beta-羟基的环状硅烷在一定的条件下可以发生Peterson烯烃化反应，显示了可利用该类底物进行新型反应的设计来获得手性硅化合物的潜力。基于此发现，我们利用硅杂环戊烷衍生物耦合"去对称化-开环Peterson反应"策略来获得手性硅醇及其衍生物，包括：利用手性磷酸催化剂和PCC(氯铬酸吡啶盐)氧化的方法可以直接获得具有高立体选择性的开环链状手性硅醇；通过机理研究，我们发现利用Martin’s sulfurane代替PCC，进一步以更高效及高立体选择性地获得烯烃功能化的链状手性硅醚衍生物。综合利用以上策略，不仅首次实验了有机催化的方法构建手性硅化合物，而且发现了经典有机合成试剂PCC及Martin试剂的新用途。.(3)在本项目的支持下，我们也进行了其他体系的研究。利用"有机催化-金催化"耦合的方法，首次合成了手性三螺环氧化吲哚衍生物，所获的目标产物具有三个不连续的杂季碳手性中心，优秀的立体选择性及良好的分离收率。