Nat. Synth.：武汉大学沈晓课题组在光催化方面取得新进展

导读

近日，《自然·合成》（Nature Synthesis）在线发表高等研究院沈晓教授的最新研究成果，论文题为《光催化硅烷位点选择性自由基C(sp3)–H胺烷基化、烷基化和芳基化》（“Photocatalytic site-selective radical C(sp3)–H aminoalkylation, alkylation and arylation of silanes”）。武汉大学为唯一署名单位，高等研究院博士生何兴一为第一作者，沈晓为通讯作者。

有机硅化合物在功能材料、农用化学品和药物中具有重要的应用，Si–H键官能团化反应是目前合成有机硅化合物应用最广泛的方法。然而，由于Si–H键的不稳定性，硅氢化合物的泛用性受到限制。C–H键在有机硅化合物中含量丰富，因此简单硅烷的碳-氢( C-H )键官能团化可以作为制备高级有机硅化合物的替代策略。近年来，自由基C–H官能团化反应已成为分子合成中的一种强有力的策略，各种易得的烯烃、亚胺和芳基卤化物可以作为底物参与反应完成相应的转化。对于醇、醚、胺和硫醚类等物质，自由基C - H官能化反应位点主要控制在杂原子的α-碳。但对于含硅分子来说，以SiEt4为底物时，往往得到的是α–C(sp3)–H和β–C(sp3)–H反应区域选择性差的混合物。与研究相对较多的α-硅基碳负离子和β-硅基阳离子化学相比，有机硅化合物的选择性自由基β–C (sp3)–H官能团化反应仍然是合成化学中一个大难题。

沈晓课题组发展了一种广泛适用的有机硅化合物的自由基β–C(sp3)–H官能团化反应。反应的成功主要归因于硅效应显著提高了β–C(sp3)–H键的反应活性。实现了多种β–C(sp3)–H胺烷基化、烷基化和芳基化反应，具有广泛的底物范围和官能团耐受性。该反应不仅适用于直链硅烷衍生物的合成，也适用于其他难以制备的复杂环状硅烷的合成，复杂分子的后期官能团化和后续的产物转化也展示了该方法的合成潜力。

该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中央高校基本科研业务费专项基金支持，武汉大学科研公共服务条件平台和武汉大学超算中心也给予了重要条件支撑。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s44160-024-00664-9

来源：武汉大学