浙江大学陆展课题组Angew：简单烯烃不对称Heck硅化反应

学术 2025-01-20 12:06 浙江

▲共同第一作者：王炳成、赵家金

通讯作者：陆展

通讯单位：浙江大学化学系

论文DOI：10.1002/anie.202421500（点击文末「阅读原文」，直达链接）

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本文利用配体与硅烷间的相互作用，首次实现了未活化烯烃不对称Heck硅化反应。

背景介绍

近年来，轴手性化合物因其独特的光学性质而备受关注，并在生物活性分子及手性催化剂的合成中展现出广泛的应用前景。联烯、螺环等化合物的合成已成为该领域的研究热点，而烯基环烷烃的探索相对较少。自20世纪末Fiaud首次报道钯催化合成亚烷基环己烷以来，仅有一例研究以未活化烯烃为原料。作为构建轴手性化合物的潜在反应，Heck硅化反应吸引了众多科研工作者的注意。然而，现有研究仅能实现外消产物的合成，不对称Heck硅化反应的开发与应用仍处于空白阶段。

实现高对映选择性及区域选择性的Heck硅化主要面临以下几个难点：1）活性物种的多样性使得副产物增多，化学选择性的调控变得复杂。2）两个潜手性面之间的差异较小，催化剂难以精确识别。3）β-H消除方向难以控制，区域选择性调节面临较大挑战。

图1 金属催化不对称Heck反应的挑战性

本文亮点

本工作中，该团队以未活化烯烃为底物，对自主研发的三齿中性配体结构进行改造，调控其与硅烷间的相互作用，成功实现了不对称Heck硅化反应。以中等至优异的产率获得了高对映选择性的轴手性化合物，为这一领域的研究提供了新思路。

图2 钴催化未活化烯烃不对称Heck反应

图文解析

在反应探索过程中，团队成员发现反应的区域选择性随着硅烷及配体电性的变化呈现显著波动，推测硅烷与配体之间存在相互作用。基于这一发现，团队巧妙设计了硅烷和配体的取代基，以增强两者之间的作用力，进而提高了反应的选择性。在确定最优反应条件后，首先对芳基取代底物进行了考察，能以46-86%的收率，95-98% ee获得目标化合物。当底物含有季碳中心时，反应也能顺利进行，以87% ee得到轴手性化合物。此外，含有一级、二级和三级烷基取代基的底物同样能够高效适用于该反应。为进一步拓宽反应的适用范围，药物分子片段被引入底物中，以优异的对映选择性顺利生成烯丙基硅化合物。

图3 代表性底物

根据机理实验结果推测，产物是通过β-H消除直接生成，且底物的构象对反应的对映选择性有显著影响。对映选择性的产生源自烯烃对金属硅物种的插入，而反应的速率决定步骤为烷基金属物种的σ复分解。

图4 部分机理实验与可能的机理

总结与展望

陆展教授课题组利用配体与硅烷间独特的相互作用，首次实现了高对映选择性、区域选择性Heck硅化反应。以全新的策略合成了轴手性化合物。并通过机理实验阐明了可能的反应机制。

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