Angew.封面破茧成蝶 四川大学宋振雷课题组报道新型联硅试剂的开发及其应用
导读
近日，四川大学华西药学院的宋振雷教授课题组在国际知名期刊德国应化（Angew. Chem. Int. Ed.）上发表高水平文章，报道了他们在新型联硅试剂的开发及其应用方面的新突破。作者设计并开发了一种对水和空气稳定、制备和操作简便的酰胺取代的新型非对称联硅试剂(Me3Si-SiMe2[o-CON(i-Pr)2C6H4])，应用该试剂，作者成功地实现了高立体和区域选择性的炔烃二硅化反应，并合成了一系列结构新颖的烯基二硅化合物以及一种新型的硅杂黄酮类化合物。文章链接DOI：10.1002/anie.201800513。
这篇工作也被选为Angew当期的封面文章，在封面图案中，除了联硅试剂的结构以外，作者还选择了蝴蝶图案，并在蝴蝶图案上画上了联硅试剂和炔烃反应的产物Z型烯基二硅化合物，形象地把线型的炔烃转化成Z型烯基二硅化合物比拟成破茧成蝶的过程，当然，这种新型联硅试剂的开发本身也是有机硅化学中新的突破，其探索和自我突破的过程也如破茧成蝶般的艰辛，
联硅试剂，顾名思义就是两个体积庞大的硅通过硅-硅键直接相连的化合物，是一类结构独特的有机硅试剂，在工业界和学术界都有着非常广泛和重要的应用价值。可被用于合成烯基硅、烯丙基硅、芳基硅和酰基硅，也可以通过形成硅醚来保护羟基。联硅试剂根据其结构特点主要分为对称联硅试剂和非对称联硅试剂，对称联硅试剂具有两个相同的硅基团，在反应产物的后续转化中很难有效地区分。这一点通过非对称联硅试剂的应用可以较好地解决，但传统的非对称联硅试剂大多含有对空气和水汽十分敏感的硅-卤键，不仅毒性较大，而且储存和使用也不方便。
图 1 传统的非对称联硅试剂和炔烃的反应以及本文的工作
如图1所示，在传统的非对称联硅试剂和炔烃的反应中，硅试剂要用到吸电子基如氟、氯等来活化，并且反应只具有中等的区域和立体选择性。本文则是在前期的基础上，合成了新型的苯基联硅试剂1e，并在苯环上联硅的邻位带有酰胺基，酰胺基作为导向基，在联硅试剂和炔烃的反应中，能以优良的产率和选择性得到烯基二硅化合物2，化合物1e对空气稳定，可以克级规模制备，并且具有良好的官能团兼容性。
图 2 新型联硅试剂的制备
这种新型联硅试剂的制备也比较简单，如图2所示，利用亲电的含有氯硅键的联硅化合物和酰基锂、烯醇锂、苯环带有取代基的苯基锂试剂等反应，能以中等到良好的收率得到新的联硅试剂。
图 3 反应条件的筛选
在条件筛选中可以发现，对于联硅试剂和苯乙炔的反应，在4 mol % 的 Pd(acac)2 作催化剂, 60 mol % 的 t-BuNC 作配体，叔丁醇钾作为添加剂，甲苯中120 °C反应，化合物1e (Me3Si-SiMe2[o-CON(i-Pr)2C6H4]) 给出了最佳反应结果，产率高达95%，区域选择性达到了92:8。
图 4 底物的扩展
有了最佳反应条件，作者对底物进行了扩展，如图4所示，在苯基炔烃中，苯环上可以带有氟、氯、烷基、烷氧基、胺基、三氟甲基、醛基、酯基、硝基等，表现出了良好的官能团兼容性，苯环换为杂原子的吡啶或者噻吩，依然能取得中等到良好的产率以及优秀的区域选择性（2o, 2p），甚至将苯环换为酯基，也能得到82%的产率，但把端炔的氢换为甲基，则反应不能发生。
图 5 一锅法的双硅基化反应和Suzuki偶联反应
如图5所示，作者还尝试了对于带有硼酸酯的苯乙炔化合物1，可以一锅法先发生和联硅试剂的双硅基化反应，接着发生Suzuki偶联反应，制备出带有烯基二硅的联芳基化合物5a-c，产率良好。
图 6 反应可能的机理
通过设计不同联硅试剂的对照实验以及产物硅谱中化学位移的变化，作者提出了可能的反应机理如图6所示，零价钯先和联硅试剂1e络合形成6，氧化加成得到中间体7，再和炔烃配位进而发生对炔烃的插入，区域选择性地得到中间体9，再发生还原消除得到产物2，钯进入新的催化循环。
图 7 烯基联硅化合物2a的衍生化
对于烯基联硅化合物2a，作者还尝试了进一步的衍生化，分别在四氟硼酸条件和TBAF条件下，可以实现选择性脱硅，分别得到11和10，产率非常优秀。另一方面，化合物2a先将其酰胺转化为醛基得到化合物12，再在BF3•OEt2促进下发生关环，以72%的收率得到硅杂的黄酮类结构13，这些转化在合成中都具有潜在的应用价值。
总结：宋振雷教授课题组在德国应化上报道了他们在新型联硅试剂的开发及其应用方面的新突破。作者设计并开发了一种对水和空气稳定、制备和操作简便的酰胺取代的新型非对称联硅试剂(Me3Si-SiMe2[o-CON(i-Pr)2C6H4])，应用该试剂，作者成功地实现了高立体和区域选择性的炔烃二硅化反应，并合成了一系列结构新颖的烯基二硅化合物，该反应产率优良，区域选择性优秀，产物还可以进一步衍生化，得到新型的硅杂黄酮类化合物。本文开发的新型联硅试剂不仅是有机硅化学领域的新突破，在合成方面也具有重要的应用价值。
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