大连化物所李灿院士/刘䶮研究员：手性磷酸催化去对称化-Peterson烯基化反应制备硅手性中心的硅醚(醇)

有机硅化学在现代科学中扮演着重要角色。合成硅手性中心有机硅化合物无疑是有机硅化学中最具有挑战性的研究领域。在过去的几十年里，去对称氢硅化反应、C-H硅化反应和开环反应是构建硅手性有机硅化合物的主要手性催化方法。然而，在这些催化反应中，只有极少数几个例子能够实现手性硅基醚和硅醇的合成。例如，何川小组报道了铑和铜催化的对称二氢硅烷或硅二醇的手性去对称化反应，用于合成带有硅手性中心的硅仲醇。List小组开发了首个有机催化的双(甲烯基)硅烷与苯酚的去对称化反应，成功合成了多种高光学纯度的1,5-二甲基苯基硅基醚。因此，对于合成高光学纯度的硅手性硅（醇），特别是硅叔醚（醇），开发新的策略仍然具有很重要的意义。

自1968年首例研究工作报道以来，Peterson烯基化反应已成为一种快速构建多种取代烯烃的重要反应。该反应通常通过在酸性或碱性条件下消除β-羟基-α-三烷基有机硅烷来实现，选择性地生成所需的烯烃（Scheme 1b）。值得注意的是，在该过程中硅醇常被视为废物而被丢弃。在此研究工作中，作者利用具有环氧结构的环状有机硅烷底物，设计了一锅法的去对称化/Peterson烯基化反应，获得含有烯烃的硅醇结构产物。

作者首先使用去对称化后的产物作为原料筛选Peterson烯基化的反应条件（图1）。发现酸碱均不能催化此反应。猜想可能是因为中间体四元环的张力太大导致。因此当在体系中加入当量Martin’s sulfurane，形成六元环的过渡态，可顺利进行，以90%收率得到硅醚产物。

图1. Peterson烯基化反应条件筛选

接下来利用苯甲酸作为亲核试剂，进行不对称去对称化/Peterson烯基化反应条件的筛选，确定了大位阻手性磷酸4i为最佳催化剂，二甲苯为溶剂，在-15度的条件下，以85%的分离收率得到相应的手性硅醚产物，对映选择性达到90% ee。

图2. 反应条件的筛选

在最优反应条件下，他们考察了芳基甲酸底物和环氧结构的环状有机硅烷底物的适用范围（图3）。研究发现，该反应体系适用于各种含供、吸电子基团的芳基甲酸底物，并且不同取代的环状有机硅烷底物也可以顺利得到目标产物。但烷基羧酸、硫醇和苯酚作为亲核试剂时反应的收率和选择性下降较为严重。

图3. 底物的拓展

根据实验结果，对这个反应提出了一个初步的机理（图4）。最初，1与苯甲酸的不对称去对称化反应产生相应的开环产物3。手性磷酸催化剂的双活化作用成功的控制了对映选择性。3与Martin’s sulfurane发生反应生成中间体II，该中间体进行分子内Peterson烯基化重排，通过椅式过渡态形成所需的具有硅手性的硅醚2。

图4. 反应可能机理

为了确定2的绝对构型并确认反应机理，进行了几个对照实验。在标准条件下，将1a与苯甲酸和催化剂4i处理但不加Martin’s sulfurane，得到3a，收率为79%，ee为91%（图5a）。通过X射线晶体学分析，明确确定了3a的绝对构型为（1R, 3S, 4S），因此推断出去对称化/Peterson烯基化反应产物2的绝对构型应为（R, S）。根据提出的反应机理，我们假设当产物3与PCC反应时，应该实现类似的重排。事实上，环状硅手性产物3i与PCC的反应产生了开环的手性硅醇产物5，而不是氧化产物，并且具有高选择性（93% ee）（图5b）。

图5.对照实验

相关成果近期在线发表于Science China Chemistry。郭文岗博士为文章的第一作者，刘䶮研究员和李灿院士为共同通讯作者。详细内容见：Wengang Guo, Qian Li, Yan Liu, Can Li, One-Pot Remote Desymmetrization/Peterson-Olefination for the Construction of Silicon-Stereogenic Silyl Ethers, Sci. China. Chem., DOI: 10.1007/s11426-023-1643-7.

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