——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
過渡金屬催化的X-H(X = N,O,Si,B等)鍵插入反應(yīng)是合成具有C-X鍵手性分子的最有效方法之一。近年來,Si-H、B-H、N-H和O-H插入反應(yīng)研究方面已取得顯著進(jìn)展。然而,與之形成鮮明對(duì)比的是,Ge-H鍵插入反應(yīng)構(gòu)建手性有機(jī)鍺化合物的研究進(jìn)展緩慢。盡管有機(jī)鍺化合物在偶聯(lián)反應(yīng)、生物活性分子開發(fā)、光電功能材料等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用前景,但由于Ge-H鍵鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)和還原能力較強(qiáng)等特性,使得開發(fā)高效不對(duì)稱Ge-H插入反應(yīng)仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。更重要的是,由于硅和鍺兩種元素之間存在顯著差異,采用單一催化體系實(shí)現(xiàn)對(duì)Si?H和Ge?H鍵的對(duì)映選擇性金屬卡賓插入反應(yīng)仍面臨挑戰(zhàn)。
中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所王鵬課題組基于“大咬合角”催化劑設(shè)計(jì)理念,提出使用硅螺環(huán)骨架開發(fā)新型手性配體和催化劑。前期研究已經(jīng)表明,含硅螺環(huán)骨架具有大的張角和柔性的手性空腔,可應(yīng)用于多類不對(duì)稱催化反應(yīng)中?;谥鞍l(fā)展的手性SPSiOL骨架,科研人員設(shè)計(jì)并合成了一類新型的C2對(duì)稱雙噁唑啉配體(SPSiBox),這些配體具有靈活且可調(diào)節(jié)的手性口袋,能夠適應(yīng)不同的底物結(jié)構(gòu)。通過使用α-三氟甲基重氮化合物作為卡賓前體,利用新發(fā)展的SPSiBox配體,研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)映選擇性的Ge-H和Si-H鍵插入反應(yīng),發(fā)展了高效構(gòu)建手性α-三氟甲基有機(jī)鍺和有機(jī)硅化合物的通用方法。
研究利用銅催化劑和新型SPSiBox配體實(shí)現(xiàn)了高效、高對(duì)映選擇性的有機(jī)鍺和有機(jī)硅化合物合成。該方法條件溫和、催化劑載量低,具有廣泛的底物適用性,為合成含鍺的多功能分子提供了新途徑,并為理解銅催化卡賓Ge?H插入反應(yīng)的機(jī)理提供了理論支持。
相關(guān)研究成果以Cu-Catalyzed Enantioselective Carbene Insertion into Ge–H and Si–H Bonds Enabled by SPSiBox with a Tunable Chiral Pocket為題,發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》(JACS)上。研究工作得到科技部、中國(guó)科學(xué)院和上海市科委等的支持。
研究在硅螺環(huán)骨架雙噁唑啉配體發(fā)展和應(yīng)用方面取得進(jìn)展
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