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α-硅基卡宾作为一种官能化卡宾,其不对称转移反应能够高效构筑α-手性有机硅化合物。然而由于卡宾前体以及催化策略的匮乏,α-硅基卡宾的不对称转移反应研究非常有限,且多集中于环丙烷化反应,高对映选择性的插入反应未见报道。
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近日,南开大学朱守非课题组以1-硅基环丙烯为卡宾前体,实现了其区域选择性开环生成的α-烯基-α-硅基金属卡宾对稳定硼烷加合物硼氢键的高对映选择性插入反应,合成了结构新颖、构型单一的E式γ,γ-双取代的手性烯丙基偕硅硼。
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以铜/手性双噁唑啉络合物为催化剂,多种3,3-双取代的环丙烯底物均能够以单一的立体选择性得到E式构型的产物。其中,3,3-双烷基取代底物的副产物主要是共轭二烯基硅,而3-芳基-3-烷基取代底物的副产物则为1-硅基茚。
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基于观察到的副产物以及控制实验,作者认为硅基空3d轨道和环丙烯的d-p共轭极化了环丙烯的烯键,与硅基相连的C1具有更多的负电荷,更容易被铜催化剂进攻进而发生C1–C3键断裂生成E式或Z式的金属卡宾。E式卡宾与硼烷发生不对称B–H键插入生成偕硅硼产物。而Z式卡宾由于位阻较大,难以发生分子间的B–H键插入而只能发生分子内的副反应:当R为烷基时,发生分子内的1,4-氢迁移反应得到共轭二烯基硅副产物;当R为芳基时,发生分子内的亲电环化反应得到形式上C–H插入产物1-硅基茚。这样,Z式卡宾通过分子内副反应被完全消耗,最终的插入产物只有E式一种构型。
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该反应可放大到克级规模,所得手性烯丙基偕硅硼产物能发生丰富的转化。除了常规的氧化变成硼酸酯外,其与亚胺或醛能发生α-或γ-烯丙基硼化反应分别生成高烯丙胺9或高烯丙醇10,10经环氧化开环能得到带连续4个手性中心的四氢呋喃结构11。此外,将10做成缩醛后在四氯化钛的作用下能发生重排反应生成手性的异色满衍生物13。这表明此类γ,γ-双取代烯丙基偕硅硼试剂在多手性中心复杂分子的构建中有着很好的应用潜力。
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总之,朱守非课题组发展的1-硅基环丙烯的高区域、立体以及对映选择性的开环/硼氢键插入反应代表了首例的α-硅基卡宾的高对映选择性插入反应,丰富了手性偕双金属试剂的类型与获得途径,也为α-硅基卡宾的不对称转移反应提供了新的思路。
论文信息
Highly Regio-, Stereo-, and Enantioselective Copper-Catalyzed B−H Bond Insertion of α-Silylcarbenes: Efficient Access to Chiral Allylic gem-Silylboranes
Ming-Yao Huang, Yu-Tao Zhao, Cheng-Da Zhang, Prof. Dr. Shou-Fei Zhu
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202203343
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