侯召民课题组Angew：钪催化的烯烃氢硅化反应构建硅立体中心手性的硅烷

硅原子为手性中心的光学活性硅烷是一类重要的化合物，在有机合成中可以作为手性辅剂和合成砌块，在功能材料和药物研发中也具有潜在价值。寻找通用的方法高效地构建该类化合物一直以来是极具挑战性的课题，到目前为止，国内外的研究报道仍十分有限。

在众多的硅烷合成路线中，烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应是最高效的途径之一，具有原子利用率高、原料简单易得的特点。然而，利用该反应来构建硅中心手性的硅烷到目前为止还尚未实现，该方法最大的挑战在于如何实现反应的立体控制。为了解决这一难题，基于对稀土金属烷基化合物及稀土金属氢化物的研究，最近，日本理化学研究所的侯召民教授（点击查看介绍）课题组设计并实现了以下的反应。

图1. 稀土金属催化烯烃和硅烷的分子间氢硅化反应。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在该反应中，稀土金属烷基化合物首先与二级硅烷反应生成活性物种金属氢化物I。金属氢化物I对烯烃区域选择性加成生成金属烷基化合物II。随后，金属烷基化合物II和二级硅烷通过σ键复分解生成三级硅烷产物，并再生金属氢化物I。使用手性稀土金属催化剂，他们可以在此步中通过四元环过渡态有效地诱导二级硅烷的去对称化，生成光学活性的硅立体中心手性硅烷。

图2. 模板反应和催化剂筛选。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

如图2所示，通过对不同的中心金属和手性配体进行筛选，作者发现手性钪催化剂Sc-3可以高效催化二级硅烷1a和1-己烯的氢硅化反应构建硅手性中心，以高收率、单一的区域选择性和高对映选择性得到产物3a。该反应具有很好的底物适用性，能够兼容含有不同官能团的烷基烯烃、芳基烯烃及二级硅烷（图3）。产物结构和硅立体中心的绝对构型经过X射线单晶衍射确定。反应产物能够转化为含有硅立体中心的手性硅醇、四级硅烷以及硅咯衍生物。

图3. 底物的适用范围。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

作者对反应可能的过渡态进行了推测。如图4所示，在硅-氢键与烯烃氢金属化形成的钪-碳键σ键复分解过程中，催化剂中手性联萘配体与潜手性硅原子上不同取代基之间的空间排斥实现了反应的立体控制。立体位阻较小的过渡态较为有利（图4右），从而选择性地生成优势对映异构体的产物。

图4. 可能的反应过渡态。图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

总结

侯召民教授课题组最近发展了钪催化烯烃和二级硅烷的分子间不对称氢硅化反应，利用该策略能够以简单易得的原料，高区域选择性、高对映选择性地合成硅立体中心的手性硅烷。该工作为首次通过烯烃的分子间不对称氢硅化反应实现了硅立体中心手性硅烷的构建，相关研究发表在Angewandte Chemie International Edition 上，论文的第一作者为詹固博士。

该论文作者为：Gu Zhan, Huai-Long Teng, Yong Luo, Shao-Jie Lou, Masayoshi Nishiura and Zhaomin Hou

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Enantioselective Construction of Silicon-Stereogenic Silanes by Scandium-Catalyzed Intermolecular Alkene Hydrosilylation

Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 12342, DOI: 10.1002/anie.201807493

导师介绍

侯召民

http://www.x-mol.com/university/faculty/31089