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【有机】氟脱硅策略介导的有机硅烷立体汇聚式催化反应

时间：2022-12-22 来源： 浏览：

【有机】氟脱硅策略介导的有机硅烷立体汇聚式催化反应

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近日， 西湖大学理学院邓力 教授团队在《美国化学会志》（ J. Am. Chem. Soc. ）发表研究论文， 利用氟脱硅策略实现了有机硅烷的立体汇聚式共轭加成反应，成功将有机硅烷消旋体转化成高光学纯手性胺 。共同第一作者为 罗济生 助理研究员和 邓禹 博士，通讯作者是 邓力 教授和 罗济生 助理研究员。该研究得到了国家自然科学基金委和浙江省科学技术厅的经费支持。
氟离子介导的脱硅策略（氟脱硅）是活化有机硅烷为亲核试剂的常用合成方法。在氟离子促进下，有机硅醚和硅烷分别通过断裂O-Si或C-Si键转化为碳负离子中间体，进而参与成键反应。在催化不对称合成中，以氟脱硅策略生成碳负离子的研究深受关注。目前为止，高对映选择性氟脱硅化反应仅限于硅醚、带有特定取代基的有机硅烷、烯丙基硅烷和酰基硅烷参与的催化不对称反应（图1）。然而，基于氟脱硅策略，有机硅烷消旋体的立体汇聚式催化反应鲜有报道。

图1. 氟脱硅策略在催化不对称反应中的应用
邓力团队自2000年以来一直引领着弱键有机催化的建立和发展（ J. Am. Chem. Soc . 2000 , 122 , 9542-9543; J. Am. Chem. Soc . 2004 , 126 , 9906-9907等）。此前，邓力团队报道了一系列有机催化不对称亚胺极性翻转反应，以此提供了手性胺不对称合成新策略（图2a, Nature , 2015 , 523 , 445-450等）。 C 1 位仅带有脂肪烷烃取代基的α-氮碳负离子 1-I 属非稳定型碱性碳负离子（图2b）。在深入研究中发现，它既不能以亚极性翻转策略生成，也不能在相转移催化反应条件下以脱质子化反应生成。在现有合成中，类似的非稳定型碳负离子需以强碱（如丁基锂试剂等）参与的脱质子反应或交换反应生成。为了在温和条件下生成碳负离子中间体 1-I 并研究其反应活性和选择性，作者设计以有机硅烷 1 的氟脱硅反应产生碳负离子 1-I ，再以立体选择性共轭加成反应实现脂肪胺 3 的催化不对称合成。然而，此课题面临诸多挑战。首先，有机硅烷消旋体的立体汇聚式转化是催化不对称合成的难题，至今鲜有报道。其次，非稳定型碳负离子 1-I 能否在温和条件下产生也未可知，且其反应活性和选择性都难以预料。 

图2. 反应设计
作者选用有机硅烷 1A 与环戊烯酮（ 2A ）的催化不对称反应作为模型反应。经过对氟试剂、反应条件和催化剂的大量筛选与优化，在氟离子树脂（Amberlyst ®   A-26）和手性溴化铵 C1 促进下，反应顺利进行，并以优异的对映选择性、较好的非对映选择性和区域选择性生成手性胺 3A 。值得注意的是，当四丁基氟化铵作为非手性季铵盐催化剂时，反应生成组成复杂且难以鉴定的混合物。为进一步提升反应非对映选择性和区域选择性，作者制备了手性氟化铵催化剂 C11 。结果表明，在手性氟化铵 C11 催化下，反应时间显著缩短（图3a）。反应的非对映选择性和区域选择性得到显著提高，且以86%的核磁产率生成手性胺 3A 。因此，有机硅烷 1A 的两个对映异构体都转化成高光学纯的手性胺 3A ，最终实现了有机硅烷消旋体的立体汇聚式合成。在底物适用范围研究中，作者展示了 C 1 位带有不同取代基的众多有机硅烷消旋体都能够通过氟脱硅反应实现高选择性立体汇聚式合成。作者还进一步展示了该反应适用于毫摩尔级的手性胺不对称合成（图3b）。 

图3. 有机硅烷消旋体的氟脱硅立体汇聚式反应
上述反应的成功发展得益于手性氟化铵作为氟离子辅助脱硅反应催化剂的开发。在新型手性氟化铵催化剂促进下，非稳定型α-氮碳负离子中间体可在温和条件下生成，进而参与高选择性催化不对称反应生成手性胺，最终实现有机硅烷消旋体向高光学纯手性胺的立体汇聚式转化。上述新反应还展示了氟脱硅策略作为通用方法在有机硅烷立体汇聚式反应中的发展潜力。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Catalytic Enantioconvergent Conjugate Addition of Organosilanes via a Strategy of Fluorodesilylation
Jisheng Luo*, Yu Deng, Tianran Deng, and Li Deng*
J. Am. Chem. Soc. , 2022 , DOI: 10.1021/jacs.2c10777
研究团队简介
西湖大学邓力实验室通过研发高效且实用的手性有机催化剂，以发展高选择性不对称合成新反应。邓力团队自2000年以来一直引领着弱键有机催化的建立和发展，许多新反应已经在导向性和多样性合成中得到了广泛应用，同时也已被应用于手性物质的工业生产。
目前，课题组 在有机合成化学、催化反应等方向拟招聘博士后3人，科研助理2人 ，诚挚欢迎对有机化学有浓厚兴趣优秀青年人才加入（deng_lab@westlake.ede.cn）。
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