广东
含硅原子的环状化合物在合成化学的许多领域有着十分重要的作用，这类化合物常被用作高效的分解试剂、过渡金属催化反应的机制探针以及不对称催化的高性能配体。另一方面，含有硅原子立体中心的手性硅类化合物因其独特的性质在有机合成中受到越来越多的关注，该类结构常被用作多功能的手性助剂、试剂、构建单元以及配体。目前为止，以对映选择性的方式获得具有硅立体中心的环状化合物的合成策略中，通常需要预先制备结构较为复杂的硅试剂，并经历去对称化过程得到最终产物，而从简单硅试剂出发的合成策略仍然有待开发。这可能是因为相较于碳原子而言，硅原子的半径更长，使其在对映选择性决定步骤中的过渡态更加松散，最终导致产物对映选择性控制困难。因此，设计和开发新的催化策略，从易于获得的起始材料出发，有效地生产具有硅立体中心的有价值的硅碳环化合物是十分必要的。（图 1）
图1、环状手性硅化合物的应用以及合成策略
近日，东北师范大学张前教授、熊涛教授以及关威教授合作，以商业可得或易于合成的芳基硅烷、芳基甲基环丙烷为起始原料，发展了一种对映选择性铜催化芳基甲基环丙烷连续氢硅化反应。该反应具有良好的官能团兼容性、广泛的底物适用范围以及温和的反应条件。能以高达99.5% ee以及大于25:1 dr得到一系列五元环状硅手性中心化合物。
在最优条件下，作者对该反应底物适用范围进行了考察。对于不同取代基的芳基甲基环丙烷以及芳基硅烷作为底物时，反应都有着良好的兼容性。除此之外，作者还制备了一系列具有生物活性的大分子芳基甲基环丙烷，并将其成功转化为大分子的手性硅化合物。然而，当使用1,1-双取代的亚甲基环丙烷、烷基取代亚甲基环丙烷等底物时，无法得到目标产物。（图2）值得注意的是，产物的对映选择性以及非对映选择性的控制都非常优异，为了进一步探究反应机理，作者进行了控制实验、氘代实验以及密度泛函理论计算。
图2、化合物扩展
如图3所示，使用(R)-DTBM-Segphos做为配体时，III-TS (S) 和III-TS (R) 代表反式高烯丙基硅中间体对映选择性插入Cu-H键的过渡态。前者比后者稳定3.8 kcal/mol。（图3左）另一方面，3-TS (S,R) 比3-TS (S,S) 更稳定，这与观察到的非对映选择性产物一致。（图3右）
图3、密度泛函理论计算
综上，该工作首次报道了一种对映选择性铜催化芳基甲基环丙烷连续氢硅化反应，利用简单的起始原料合成一系列手性环状硅化合物。结合控制实验、氘代实验以及DFT计算，揭示了反应过程、产物对映选择性以及非对映选择性控制优异的原因，该工作的研究为合成手性环状硅化合物分子提供新思路。
该工作实验部分由东北师范大学博士研究生付斌（现为长春理工大学化学与环境工程学院讲师）、硕士研究生王亮花完成，由熊涛教授、张前教授指导；理论计算部分由共同第一作者硕士研究生陈可欣完成，由朱博副教授、关威教授指导。
文献详情：
Enantioselective Copper-Catalyzed Sequential Hydrosilylation of Arylmethylenecyclopropanes.
Bin Fu, Lianghua Wang, Kexin Chen, Xiuping Yuan, Jianjun Yin, Simin Wang, Dazhen Shi, Bo Zhu, Wei Guan, Qian Zhang, Tao Xiong.
Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202407391.
https://doi.org/10.1002/anie.202407391
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