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杭州師范大學徐利文團隊催化構建手性硅雜環取得新進展成果發表在AngewChem

來源(杭州師范大學)   2019-11-19
導讀: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研究團隊在手性含硅雜環的不對稱催化構建方面取得新進展,相關研究成果以我校為第一通訊單位發表在國際化學領域頂尖學術期刊Angew. Chem. Int. Ed.上并被選為“Hot Paper/熱點論文”(ACIE最新影響因子為12.36,https://doi.org/10.1002/anie.201913060),這是該團隊在2019年度在不對稱催化領域發表的第三篇Angew. Chem. Int. Ed.。

含硅雜環具有獨特的光學和電子特性,因此廣泛用于有機硅化學和相應的有機硅材料。其中,硅雜環丁烷(SCB)是最重要的硅基合成子之一,由于其高環應變力(150 kJ / mol)和特殊的路易斯酸性,而引起了廣泛關注。然而,在合成化學中開發硅雜環丁烷(SCB)與一般合成子如烯烴,炔烴或羰基化合物的催化反應并不是一件容易的事,尤其是在控制這些反應的區域和立體選擇性方面具有很大的挑戰性。

最近,有機硅化學及材料技術教育部重點實驗室的徐利文研究團隊設計了苯并硅雜環丁烷和環丙烯化合物間的選擇性環加成反應,并成功構建含硅-雙環[4.1.0]庚烷化合物。其反應的核心點在可通過鈀活化環丙烯的雙鍵從而實現含硅四元環的擴環/插入協同完成化學選擇性Si-C(sp2)鍵活化,在保留高張力三元環骨架的基礎上可形成新的C(sp2)-C(sp3)和Si-C(sp3)鍵。經過大量的條件篩選,實現了在溫和條件下,以高收率和完美的非對映選擇性(>99:1 dr值)形成了一系列新新型高張力雙環骨架硅雜環。

圖一. 鈀催化硅-碳鍵斷裂及其與環丙烯的重組擴環反應

圖一. 鈀催化硅-碳鍵斷裂及其與環丙烯的重組擴環反應

另外,通過大量的手性配體篩選,發現使用手性亞磷酰胺配體可實現其不對稱反應,并以良好的對映選擇性(up to 95.5:4.5er),成功構建了至少3個手性中心的硅雜環衍生物,完成了這一挑戰性反應。對于反應機理,作者通過DTF計算和31P-NMR對反應的跟蹤,發現反應路徑更趨向于鈀金屬配合物先與環丙烯化合物的雙鍵實現配位活化,再進一步與苯并硅雜環丁烷反應的新穎路徑。在該工作中,該團隊首次實現了苯并硅雜四元環與環丙烯的化學選擇性和立體選擇性擴環-并環反應,底物適用范圍廣并具有良好的非映選擇性和對映選擇性,為結構復雜的含硅雜環化合物的可控合成提供了新的途徑和思路。

圖二. 論文被選為“Hot paper”和當期發表亮點論文的圖片(highlighted as the frontispiece picture)

圖二. 論文被選為“Hot paper”和當期發表亮點論文的圖片(highlighted as the frontispiece picture)

該論文工作“Controllable Si-C Bond ActivationEnablesStereocontrol in Palladium-catalyzed [4+2] Annulation of Cyclopropenes with Benzosilacyclobutanes”的第一作者為我校2017級碩士研究生王星犇同學,徐利文教授為通訊作者。此項研究工作獲得了國家自然科學基金、浙江省高校高水平創新團隊、浙江省自然科學基金重點項目等項目的資助。


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