DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202407391.
硅碳环（Silacarbocycles）是一种重要且有价值的化合物，在合成化学的许多领域发挥着重要的作用，如高效的分解试剂、过渡金属催化反应的机制探针和不对称催化的高性能配体。
（1）以对映选择性的方式获得具有硅（Si）-立体中心的硅碳环仍需要进一步提高，部分原因是Si固有的更大原子半径和更长的Si-C键，导致在对映选择性决定步骤中过渡态更松散。
（2）硅基物种通常要预先接上特定的取代基团，需要多步骤的过程来组装这种定义良好的体系结构。因此，开发更方便和可持续的方法，利用新的或现成的Si基合成试剂非常重要。
基于此，东北师范大学熊涛教授和朱博副教授（共同通讯作者）等人报道了首个铜（Cu）催化的亚甲基环丙烷（MCPs）和伯硅烷的顺序硅加氢反应，提供了一个高效且方便的途径来获得一系列手性硅-环戊烷。
（1）这些硅-环戊烷具有连续的硅和碳立体中心，表现出优异的对映体和非对映体选择性（通常≥98% ee，> 25:1 dr）。
（2）机理研究表明，这些反应结合了Cu催化的芳基MCPs分子间开环硅加氢反应和所得均烯丙基硅烷Z/E混合物的分子内不对称硅加氢反应。
作者选择芳基MCP（1a）和PhSiH3（2a）作为反应的模型底物。研究发现，(R)-DTBM-Segphos（L6）表现出优异的效率和近乎完美的立体控制，在95%的产率下，产生的3a的ee高达99%，dr超过25: 1，因此作者选用该反应条件为最佳反应条件，并进行了底物拓展。
图1.硅碳环与MCPs的催化硅加氢反应
表1.反应条件的优化
在确定最佳反应条件后，作者探索了铜催化的不对称顺序硅加氢反应的MCPs和硅烷范围。大量芳基环上含有供电子或吸电子基团的芳基环丙烷在3.0当量的2a下顺利进行，产生相应的手性硅-环戊烷（3a-3z），产率在30- 98%之间，ee不低于96%，dr大于25: 1。当用于苯并呋喃、噻吩等多种杂环化合物时，这些化合物以52-92%的产率转化为相应的硅-环戊烷（3aa-3ae），ee为90%-99%，dr为20: 1->25: 1。以85%的收率提供3af，具有近乎100%的立体选择性（>99% ee和>25:1 dr）。
对于给电子和吸电子官能团（甲基、甲氧基、叔丁基、氯和三氟甲基取代基）都与反应条件相容，产生60-94%收率的产物（3ag-3an），ee为95%->99%，dr>25: 1。此外，复杂分子的后期修饰，如萘普生、胆固醇、樟脑酸和二丙酮果糖衍生物，也显示出良好的对映选择性（3ao-3as）获得良好的分离产率，有助于发现更多有前途的候选药物和材料。
表2. MCPs不对称顺序硅加氢反应的范围
催化循环开始于将MCP键的C-C双键区域选择性迁移插入原位生成的LCu-H催化剂，该催化剂是在双膦配体L6存在下，由硅烷活化Cu(OAc)2生成的，形成环丙基甲基铜酸盐中间体I。然后，该物种的β-烷基迁移形成烯丙基铜酸盐II的Z/E混合物。随后，II和芳基硅烷之间的σ键复合生成均烯丙基硅烷的Z/E混合物，并再生LCu-H催化剂。在完成分子间硅加氢循环后，在LCu-H催化剂下，所生成的均烯丙基硅烷4的分子内二级硅加氢进行区域和对映选择性，从而形成手性铜酸苄中间体III。最后，Cu-C键与H-Si键的分子内σ键复分解生成硅-环戊烷3，LCu-H催化剂的再生完成了分子内硅加氢循环。
密度泛函理论（DFT）计算发现，III-TS(S)和III-TS(R)表示E-均烯丙基硅烷4a对映选择性插入Cu-H键的过渡态。在III-TS(S)中，底物的苯基与配体的甲基之间的距离（象限b）为5.10 Å，而在III-TS(R)中较短（4.77 Å，象限a）。在III-TS(R)中，芳基与底物苯基和联苯基之间的空间排斥力比在III-TS(S)中更强，导致观察到对映选择性。
图2.手性硅-环戊烷3a的克量级合成及立体定向转化
图3.机理、对映和非对映选择性的实验和理论研究
熊涛，教授，博士生导师，国家级高层次青年人才，教育部重大人才工程青年学者，吉林省高层次人才。2011年于东北师范大学获得有机化学博士学位。2012—2013年在美国科罗拉多州立大学进行博士后研究。现在主要研究方向为：过渡金属催化的有机方法学研究；不对称合成。其他详见网页：https://js.nenu.edu.cn/teacher/index_fix.php.
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