南开赵东兵课题组ACS Catal：铱催化对映选择性C-H硅基化合成硅立体中心手性硅醇：一种新型配体骨架的开发

南开赵东兵课题组在ACS Catal上发表：铱催化对映选择性C-H硅基化合成硅立体中心手性硅醇，并开发新型配体骨架南开大学赵东兵课题组在不对称催化领域取得了重要进展，他们通过铱催化双芳基硅醇的C-H硅基化，成功实现了对映选择性地构筑硅立体中心的双芳基硅醇。这一成果不仅为手性硅醇的合成提供了新的策略，还开发出了一种新型的手性双醇配体骨架（PSiOLs），该骨架在后续的催化反应中展现出了卓越的对映选择性。相关研究成果已发表在《ACS Catalysis》上（DOI: 10.1021/acscatal.1c03112）。一、研究背景与挑战硅醇作为甲醇的类似物，在催化、药物、超分子组装和表面修饰等领域具有广泛的应用前景。然而，涉及不对称催化的硅立体中心手性硅醇的对映选择性合成一直是一个巨大的挑战。尽管近年来过渡金属催化的对映选择性C-H硅基化已成为构建手性碳/硅立体中心的有力工具，但三取代双芳基硅醇的对映选择性C-H硅基化反应仍面临诸多难题，如C-Si键与C-C键性质的差异、反应性和立体控制的不确定性等。二、研究策略与成果针对上述挑战，赵东兵课题组首次提出了通过铱催化双芳基硅醇的C-H硅基化，随后经过立体专一性亲核取代或者Tamao-Fleming氧化，实现对映选择性地构筑硅立体中心的双芳基硅醇的策略。这一策略不仅成功解决了三取代双芳基硅醇对映选择性C-H硅基化的难题，还产生了一类含硅立体中心的手性二醇催化剂骨架（PSiOLs）。在研究中，作者首先尝试了以2a为模板底物，在铱催化的条件下进行反应，发现能够得到目标产物3a以及较高的er值。随后，作者对吡啶-恶唑啉类配体进行了考察，发现使用L14能够得到较高的分离收率以及ee值。在最优条件下，作者对该反应进行了底物适用性考察，发现该策略对多种底物均适用，包括在芳基的对位或间位引入吸电子或给电子基团，以及在邻位引入取代基等。此外，作者还考察了氢硅基取代基的位阻影响，发现使用环化或非环化烷基及芳基时都能适用该反应。为了验证硅原子在不对称催化中与碳原子的差别，作者进行了控制实验，发现将底物的四取代硅原子换成碳原子时，反应收率降低且产物几乎消旋。三、新型配体骨架PSiOLs的应用PSiOLs作为一种新奇的手性双醇配体骨架，具有非C2对称、拥有硅立体中心等特性。作者对其进行了简单的转化，合成了亚磷酰胺配体（6a-d），并通过6a的单晶结构证明了其同时具有硅和膦手性。在后续的铑催化芳基硼酸对环己烯酮的1,4-共轭加成反应中，使用PSiOLs衍生的亚磷酰胺配体表现出了卓越的对映选择性。四、实用性考察与合成手性氢硅烷为了考察该反应的实用性，作者进行了克级反应，发现能够以较高的收率及ee值得到目标产物。此外，作者还对产物进行了立体专一性的亲核开环和Tamao-Fleming氧化反应，得到了区域选择性和立体专一性的产物以及ee值完全保留的酚基硅醇。除了合成手性硅醇之外，作者还考察了合成手性氢硅烷的可行性，使用氢化铝锂对产物进行还原，得到了er值保留的手性双氢硅烷产物。五、总结综上所述，南开大学赵东兵课题组通过铱催化对映选择性C-H硅基化合成硅立体中心手性硅醇的策略，不仅成功解决了三取代双芳基硅醇对映选择性C-H硅基化的难题，还开发出了一种新型的手性双醇配体骨架PSiOLs。该骨架在后续的催化反应中展现出了卓越的对映选择性，为不对称催化领域的研究提供了新的思路和方法。以下是研究中的部分图片展示：（图片来源：ACS catalysis）（图片来源：ACS catalysis）（图片来源：ACS catalysis）（图片来源：ACS catalysis）（图片来源：ACS catalysis）（图片来源：ACS catalysis）