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杭州師范大學(xué)徐利文團隊催化構(gòu)建手性硅雜環(huán)取得新進展成果發(fā)表在AngewChem

來源:杭州師范大學(xué)      2019-11-19
導(dǎo)讀:近日,杭州師范大學(xué)有機硅化學(xué)及材料技術(shù)教育部重點實驗室徐利文研究團隊在手性含硅雜環(huán)的不對稱催化構(gòu)建方面取得新進展,相關(guān)研究成果以我校為第一通訊單位發(fā)表在國際化學(xué)領(lǐng)域頂尖學(xué)術(shù)期刊Angew. Chem. Int. Ed.上并被選為“Hot Paper/熱點論文”(ACIE最新影響因子為12.36,https://doi.org/10.1002/anie.201913060),這是該團隊在2019年度在不對稱催化領(lǐng)域發(fā)表的第三篇Angew. Chem. Int. Ed.。

含硅雜環(huán)具有獨特的光學(xué)和電子特性,因此廣泛用于有機硅化學(xué)和相應(yīng)的有機硅材料。其中,硅雜環(huán)丁烷(SCB)是最重要的硅基合成子之一,由于其高環(huán)應(yīng)變力(150 kJ / mol)和特殊的路易斯酸性,而引起了廣泛關(guān)注。然而,在合成化學(xué)中開發(fā)硅雜環(huán)丁烷(SCB)與一般合成子如烯烴,炔烴或羰基化合物的催化反應(yīng)并不是一件容易的事,尤其是在控制這些反應(yīng)的區(qū)域和立體選擇性方面具有很大的挑戰(zhàn)性。

最近,有機硅化學(xué)及材料技術(shù)教育部重點實驗室的徐利文研究團隊設(shè)計了苯并硅雜環(huán)丁烷和環(huán)丙烯化合物間的選擇性環(huán)加成反應(yīng),并成功構(gòu)建含硅-雙環(huán)[4.1.0]庚烷化合物。其反應(yīng)的核心點在可通過鈀活化環(huán)丙烯的雙鍵從而實現(xiàn)含硅四元環(huán)的擴環(huán)/插入?yún)f(xié)同完成化學(xué)選擇性Si-C(sp2)鍵活化,在保留高張力三元環(huán)骨架的基礎(chǔ)上可形成新的C(sp2)-C(sp3)和Si-C(sp3)鍵。經(jīng)過大量的條件篩選,實現(xiàn)了在溫和條件下,以高收率和完美的非對映選擇性(>99:1 dr值)形成了一系列新新型高張力雙環(huán)骨架硅雜環(huán)。

圖一. 鈀催化硅-碳鍵斷裂及其與環(huán)丙烯的重組擴環(huán)反應(yīng)

圖一. 鈀催化硅-碳鍵斷裂及其與環(huán)丙烯的重組擴環(huán)反應(yīng)

另外,通過大量的手性配體篩選,發(fā)現(xiàn)使用手性亞磷酰胺配體可實現(xiàn)其不對稱反應(yīng),并以良好的對映選擇性(up to 95.5:4.5er),成功構(gòu)建了至少3個手性中心的硅雜環(huán)衍生物,完成了這一挑戰(zhàn)性反應(yīng)。對于反應(yīng)機理,作者通過DTF計算和31P-NMR對反應(yīng)的跟蹤,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)路徑更趨向于鈀金屬配合物先與環(huán)丙烯化合物的雙鍵實現(xiàn)配位活化,再進一步與苯并硅雜環(huán)丁烷反應(yīng)的新穎路徑。在該工作中,該團隊首次實現(xiàn)了苯并硅雜四元環(huán)與環(huán)丙烯的化學(xué)選擇性和立體選擇性擴環(huán)-并環(huán)反應(yīng),底物適用范圍廣并具有良好的非映選擇性和對映選擇性,為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的含硅雜環(huán)化合物的可控合成提供了新的途徑和思路。

圖二. 論文被選為“Hot paper”和當期發(fā)表亮點論文的圖片(highlighted as the frontispiece picture)

圖二. 論文被選為“Hot paper”和當期發(fā)表亮點論文的圖片(highlighted as the frontispiece picture)

該論文工作“Controllable Si-C Bond ActivationEnablesStereocontrol in Palladium-catalyzed [4+2] Annulation of Cyclopropenes with Benzosilacyclobutanes”的第一作者為我校2017級碩士研究生王星犇同學(xué),徐利文教授為通訊作者。此項研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金、浙江省高校高水平創(chuàng)新團隊、浙江省自然科學(xué)基金重點項目等項目的資助。


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