論文DOI：10.1002/anie.202005341
目前，手性硅烷的催化不對稱合成領域的發展較慢，僅有為數不多的報道，其種，含有(多于)兩個立體中心的手性硅烷的不對稱合成是一項艱巨的任務。我們利用銅催化雙乙烯基取代硅烷的去對稱化硼氫化策略，快速、方便地合成一系列高對映及非對映選擇性的、帶有連續手性硅、手性碳立體中心的含硼有機硅化合物。
手性硅化合物在化學、材料、生物、醫藥等領域具有重要的應用價值。由于sp2雜化的硅極其不穩定，手性硅化合物只能通過潛手性硅烷的去對稱化獲得。然而與手性碳相比，硅原子易于形成高價中間體(5-、6-配位配合物)發生Berry假旋轉而外消旋化,導致硅立體中心的構建具有更大挑戰性。[1] 迄今為止，手性硅立體中心的構建主要有兩種催化策略：1) 以二氫硅烷為底物的Si-H鍵的去對稱化，例如金屬Pd、Rh、Ir或Pt催化的二氫硅烷與炔、酮和烯烴的不對稱氫硅化反應及二氫硅烷的卡賓插入和醇解(圖1A，i)；2) 金屬Pd或Rh催化C–Si鍵活化的去對稱化(圖1A，ii)；3）金屬Pd或Rh催化的C-H鍵活化、[2+2+2]環加成反應等(圖1A，iii)。盡管上述方法都可以有效的構建硅立體中心，但是反應仍然存在一些限制:如現有的方法主要是針對單一硅立體中心的構建，對于多立體中心的手性硅化合物的合成研究較少，且非對映選擇性不易控制；幾乎所有的轉化都需要使用一些貴金屬催化劑，如Pd、Rh、Ir、Pt等，目前只有零星的廉價、低毒催化劑的應用實例；缺乏一種有效的方法來在目標有機硅烷分子中引入一個靈活、易于后期修飾的官能團，從而限制了更有價值或更復雜的手性硅化合物的合成。
基于有機硼化合物在有機合成中的廣泛應用價值，過渡金屬催化的不飽和烴的不對稱氫硼化反應受到了廣泛研究，并取得了豐富的研究進展。[2] 考慮到手性硅合成已有報道中所存在的問題，結合有機硼化合物的優點，我們設想利用雙烯基硅烷的不對稱硼氫化反應，去對稱化地構建硅立體中心的同時向分子中引入重要的硼基團，從而實現含有連續手性硅、手性碳立體中心的含硼手性硅化合物的合成。該設計的挑戰在于整個去對稱化過程中反應化學、區域、非對映以及對映選擇性的調控，以及在高活性親核試劑的存在下如何避免已構建的硅立體中心可能的消旋化。基于我們前期利用不飽和烴替代傳統金屬試劑用于不對稱轉化的策略，在Cu催化實現了系列不飽和烴的不對稱轉化（用優青中提煉的總結換一下這句話）(Org. Lett. 2017, 19, 3067； Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 13130；Chem. Sci. 2019, 10, 1802；Org. Lett. 2019, 21, 3576)；以及結合上述硼化學的優勢，我們設計了銅催化雙苯乙烯基硅烷與聯硼酸頻哪醇酯 (B2pin2)去對稱化的硼氫化反應，以高的對映及非對映選擇性合成了一系列多手性中心的含硼有機硅烷，該反應條件溫和，官能團兼容性良好(圖1 B)。
該反應具有良好的底物適用范圍，一系列烷氧基取代的雙烯基硅烷均可以很好地反應，以中等到良好的收率得到預期的含有連續手性硅、手性碳立體中心的含硼有機硅化合物， ee值可高達98% (圖3)。值得注意的是，非苯乙烯基類型的雙烯基硅烷1t也可以順利轉化為反馬氏產物2t，對映選擇性良好。這種與1a-1s相反的區域選擇性可能歸因于有機中間體的穩定性。接下來我們還嘗試了烷基取代的雙烯基硅烷，發現反應也可以順利的發生(圖4)。盡管-Me、或-Et取代的產率，非對映選擇性有所降低，但是增大烷基取代基的空間結構，反應可以很好地控制反應的非對映選擇性。為了進一步確定該轉化的實用性，我們進行了克級實驗，發現1a在標準條件下反應可以得到65%收率的產物 2a (1.01g)，對映選擇性完全沒有損耗(97% ee)。隨后的官能團轉化實驗也可以說明我們所合成的手性硅化合物可以進一步衍生應用(圖5)。
總之，該策略通過雙烯基硅烷的不對稱硼氫化反應實現了含有連續手性硅、手性碳立體中含硼手性硅化合物的合成，不僅增加了有機硅化合物的復雜性及后繼步驟的可再修飾性，同時也為多立體中心、多官能化的手性硅合成提供了新思路。[1] (a) Y.-M. Cui, Y. Lin, L.-W. Xu, Coord. Chem. Rev. 2017, 330, 37；(b) R. Shintani, Synlett 2018, 29, 388.[2] (a) J. Chen, J. Guo, Z. Lu, Chin. J. Chem. 2018, 36, 1075; (b) X. Zeng, Chem. Rev. 2013, 113, 6864; (c) Y. Tsuji, T. Fujihara, Chem. Rec. 2016, 16, 2294; (d) S. P. Thomas, V. K. Aggarwal, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1896.課題組的研究集中在有機合成方法學領域，主要以過渡金屬催化為手段解決當前有機合成中的一些關鍵挑戰性問題，尤其側重發展催化不對稱方法學。目前的研究方向包括：1）發展構建C-N鍵的新方法和新試劑；2）張力釋放促進和啟發的新反應及環丙烷的合成研究；3）廉價金屬催化的親電試劑與不飽和化合物的交叉偶聯反應，以取代傳統使用的有機金屬試劑。
近年來，在國內外高水平期刊Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Org. Lett., Chem. Commun., J. Org. Chem.,等學術期刊上發表SCI論文80余篇。長期歡迎對合成有機化學、不對稱催化和金屬有機化學感興趣的同學加入本團隊開展科研、創新活動！課題組網站http://zhanggroup.pro.
張前，教授，博士生導師，吉林省化學會有機化學專業委員會主任，東北師范大學學術委員會委員，東北師范大學化學學院教授委員會主任。2003年于中國科學院長春應用化學研究所獲得博士學位，2004年2-7月在澳大利亞悉尼大學做訪問學者。主要研究領域為有機合成方法學，多年來一直圍繞高效、高選擇性C-N鍵構建新方法進行系統研究，發展了多種C-N鍵構建新方法并將新方法運用到合成重要的含氮有機化合物。在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等刊物上發表研究論文80余篇，授權中國專利5項。獲得Thieme Chemistry Journals Award（2014年）、長春市“巾幗建功標兵”榮譽稱號（2014年）及長春市 “三八紅旗手標兵”稱號（2018年）；入選教育部新世紀優秀人才（2008年）、吉林省長白山學者特聘教授（2013年）、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才（2017年）及教育部“長江學者”特聘教授（2017年）。
熊濤，教授，博士生導師。2011年于東北師范大學獲得有機化學博士學位（導師：張前 教授）。2012年到2013年在美國科羅拉多州立大學進行博士后研究（合作導師：史一安 教授）。現在主要研究方向為：過渡金屬催化的有機方法學研究；不對稱合成。主持國家自然科學基金青年項目及面上項目，教育部新教師基金。研究論文發表在 Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem.Sci., Org. Lett., Chem. Commun.等國際著名雜志上，共20余篇。
