环硅化合物因其独特的化学性质和生物活性，越来越受到关注。硅的引入赋予这些化合物相对于其碳基同类物更好的生理和生物活性，如降低毒性副作用、提高选择性和增加脂溶性等优势。近年来，硅替代碳的策略受到了广泛的关注，该策略已经成为新药研发的重要手段。但是目前限制硅替药物分子发展的两个重要原因是(1)缺乏合成方法；(2)硅中心手性的构建相对困难。因此，开发高效的合成方法来构建硅手性杂环，尤其是能够同时控制碳和硅手性中心的策略，具有重要的科学和应用价值。

基于课题组前期在硅中心手性构建方面的系列探索，作者发现亚甲基环丙烷作为一类重要的四碳合成子，在铜催化体系下能够和一级硅烷或者二级硅烷发生级联氢硅化反应，一步构建具有碳和硅中心手性的硅替环戊烷化合物。该反应的难点在于如何实现区域选择性、对映选择性以及非对映选择性的精准调控。

通过一系列的条件优化，作者发展了两种催化体系分别适用于二氢硅烷或三氢硅烷的级联氢硅化反应，为手性硅杂环化合物的合成提供了新的方法。在最优条件下，该反应具有良好的官能团耐受性，亚甲基环丙烷苯环上无论是给电子取代基(如-OMe, -SMe, -NPh₂等)还是吸电子取代基 (如-F, CF₃, -OCF₃等)，都能够以良好的收率和优异的对映选择性得到目标的硅替五元环化合物。各种取代的二氢硅烷或者三氢硅烷也都能够在相应的体系中兼容，对映选择性和非对映选择性都能够很好的得到调控。此外，该反应也能进行规模放大，并且该类化合物的Si−H键能够进行立体专一性的转化，进一步丰富了产物的结构多样性。

此外，作者通过动力学实验并结合DFT计算，详细探讨了该反应的机理。动力学实验结果表明，该反应的第一次分子间氢硅化发生十分快速，而第二次分子内氢硅化反应速率相对较慢。理论计算研究进一步证明了该反应的对映选择性控制步是第二次分子内氢硅化，此步骤的能垒高达4.9 kcal/mol。

总结

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何川博士，南方科技大学化学系研究员，博士生导师，PI；国家特聘青年专家、国家优秀青年基金获得者、广东省珠江青年拔尖人才、深圳市海外高层次人才、深圳市优秀科技创新人才“杰青项目”获得者。

独立工作以来，研究兴趣主要涉及杂原子手性化学，手性有机硅/硼化学，电催化杂原子化学，手性有机功能材料。特别是围绕手性有机硅化学，系统打造发展了一类具有标签特色的不对称催化脱氢偶联反应（Si-CADC, Catalytic Asymmetric Dehydrogenative Coupling toward Si-stereogenic silanes），建立了构筑硅中心手性的有效方法和核心技术，实现了结构多样化硅中心手性化合物的高效合成，探索了相关手性硅化物的功能和应用，推动了手性有机硅化学的发展。作为通讯作者，南科大第一单位，在Nat. Chem., Nat. Synth., CCS. Chem., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Chem, Chem. Soc. Rev.等期刊发表SCI论文40余篇，专利10余项。2020年，入选Chem. Rev.青年编委。2021年，荣获Thieme Chemistry Journals Award。2022年，荣获南科大“年度青年教授奖”和“校长青年科研奖”。2023年，入选OCF新锐科学家。