上海有机化学研究所王鹏团队Angew：镍催化多类型联烯的不对称氢硅化反应。论文信息
研究背景
有机硅化合物广泛应用于有机合成、功能材料和药物开发等领域，其中手性烯丙基硅化合物因其多官能团转化性，已经成为一种重要的手性砌块。目前，可以通过催化氢硅化、硅亲核试剂的烯丙基取代反应、交叉偶联反应、烯丙基金属卡宾的Si–H插入反应等策略构建手性烯丙基硅烷。其中，过渡金属催化的联烯不对称氢硅化反应具有高原子经济性和步骤简洁性，是构建手性烯丙基硅化合物最有效、最直接的途径之一。然而，与烯烃、共轭二烯和炔烃的不对称氢硅化反应相比，联烯的不对称氢硅化反应长期处于相对滞后的状态，其核心挑战在于化学选择性、区域选择性和对映选择性控制困难，同时底物适用范围也较为有限，制约了该方法的广泛应用。
文章概述
最近，中国科学院上海有机化学研究所王鹏课题组成功利用镍催化剂和新型的手性SPSiOL衍生的双亚膦酸酯配体（SPSiOP），实现了单取代联烯的高选择性不对称氢硅化反应；同时利用市售的QuinoxP*配体，首次实现了外消旋1,3-二取代联烯的动力学拆分，构建了高手性诱导的二级烯丙基硅烷（S因子高达133）。值得注意的是，该反应具有优异的官能团和杂环兼容性，所得到的手性烯丙基硅产物经过硅基与烯烃官能团的多种转化，高效地构建硅杂环化合物并完成了一系列生物活性分子的形式合成 (图1c)。
图1 联烯不对称氢硅化反应的研究现状及本文研究内容
图文导读
图2 配体优化，SPSiOP配体的发展及结构性质。a, 单取代联烯不对称氢硅化反应的条件优化。b, SPSiOP配体的合成方法。c, SPSiOP L12的X-ray单晶结构。d. Ni/SPSiOP的X-ray单晶结构及位阻图谱。e. SPSiOP及代表性双膦配体金属配合物的结构及电子性质。
对双亚膦酸酯配体SPSiOP及其镍配合物的结构研究表明，SPSiOP (L12) 具有与SPSiOL类似的二面角 (91.4° vs 92.2°)，两个配位磷原子之间的距离较大 (6.87 Å)，这使得其与Ni(0)配位的时候展现出灵活的配位行为 (可双齿配位或单齿配位，图 2c)。在双齿配位模式下，该配合物具有较大的咬合角 (∠P–Ni–P = 120°)，能够形成柔性的手性空腔，其二面角相较配体可以发生较大的形变 (二面角减小至66.4°) (图 2d)。进一步与SPSiPO (L12)、BINAP和QuinoxP*对比发现，SPSiOP的咬合角更大 (120.0° vs 112.7° vs 97.8° vs 89.0°)，P–P距离也更长 (3.71 Å vs 3.50 Å vs 3.28 Å vs 3.01 Å)，从而呈现出更紧凑且更具调节性的手性空腔 (掩埋体积为68.7%)，有利于实现对单取代联烯底物的手性控制 (图 2e)。此外，利用双膦-Rh(CO)Cl配合物红外光谱中的ν(CO)值分析双膦配体的π酸性表明SPSiOP配体比SPSiPO、BINAP和QuinoxP*更富电子。SPSiOP配体高的电子密度 (富电子)、大咬合角 (120.0°) 以及较大的埋藏体积 (68.7% Vb)是其能实现镍催化单取代联烯不对称氢硅化反应的关键。
图3 单取代联烯不对称氢硅化的底物普适性研究
图4 镍催化1,3-双取代联烯的不对称氢硅化反应研究。a, 1,3-双取代联烯不对称氢硅化反应的配体优化。b, 1,3-双取代联烯不对称氢硅化反应的底物拓展。
图5 镍催化联烯不对称氢硅化反应的合成应用。a, 放大量反应。b, 硅杂环的合成。c, 手性烯丙基硅化合物的应用转化。d, Latanoprost的形式全合成。
综上，团队通过镍催化多类型联烯衍生物 (包括单取代联烯和1,3-二取代联烯) 的不对称氢硅化反应，实现了多类型手性烯丙基硅烷的高效制备。双亚膦酸酯配体（SPSiOP）的开发对于实现单取代联烯的不对称氢硅化至关重要。此外，利用市售手性QuinoxP*配体，首次实现了外消旋1,3-二取代联烯的动力学拆分，以高ee值构建了一系列二级烯丙基硅烷。
期刊介绍
Angewandte Chemie是全球化学领域最具影响力的顶级期刊之一，由Wiley出版，创刊于1887年，最新影响因子为16.9。
来源：Angewandte Chemie
