J. Am. Chem. Soc. 硅烷-N-杂环合成的新方法

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J. Am. Chem. Soc. 硅烷-N-杂环合成的新方法

本次介绍的论文报道了含有硅烷–N–杂环的多环式化合物的新奇构建法。该方法可以在不使用过渡金属催化剂的情况下合成多环化合物，预期其可以用于合成一些复杂生物碱的等价衍生物。

含硅的N-杂环构建方法

在药物和农药相关的化学中，硅交联的杂化合物可以用作生物活性分子中的碳的等价体活用^[1]。特别是、N–杂环化合物在药效团与生物碱的骨架中频繁出现，而含硅的N–杂环化合物作为它们的生物等价体受到关注^[2]。因此，迄今为止也有很多硅–N–杂环化合物的合成方法被不断开发。

最近的实例包括使用钌催化剂的分子内硅-N-杂环合成法^[3]和使用锰催化剂的硅-N-杂环的氧化自由基合成法（图1A）^[4]。在这些硅-N-杂环的构建法中，几乎都必须使用过渡金属催化剂。

这次，Chang教授等人开发了一种新方法，可以在不使用过渡金属催化剂的情况下合成含有硅-N-杂环的多环化合物。在该方法中，通过两次脱氢反应连续形成(sp³)C–Si键和(sp²)C–Si键(图1B)。

图1. (A) 以往的硅-N-杂环合成法, (B) 多环式硅-N-杂环合成

“Catalytic Access to from Piperidines via Cascade sp³and sp²C–Si Bond Formation”

Zhang, J.; Park, S.; Chang, S. J. Am. Chem. Soc, 2018,140, 13209.

DOI: 10.1021/jacs.8b08733

论文作者介绍

研究者：Sukbok Chang

经历：

1985 B.S.Chemistry, Korea University
1987 M.S. Organic Chemistry, KAIST (Prof. Sunggak Kim)
1996 Ph.D. Organic Chemistry, Harvard University (Prof. Eric. N. Jacobsen)
1996-1998 Posdoc, Caltech (Prof. Robert H. Grubbs)
1998-2002 Assistant Professor, Ewha Womans University
2002-present Professor, KAIST
2008-2011 Chair, Department of Chemistry, KAIST
2012-present Director, Center for Catalytic Hydrocarbon Functionalizations, Institute for Basic Science (IBS)
2018-present Appointed as a Distinguished Professor at KAIST
研究内容：C–H活化、甲烷的直接官能化、催化位置选择性脱官能团化

研究者：Sehoon Park

经历：
2008 Ph.D. Tokyo Institute of Technology (Prof. Kohtaro Osakada & Prof. Daisuke Takeuci)
2012 Posdoc, University of North Carolina at Chapel Hill
2016-present Adjunct Professor, University of Science and Technology

研究内容：使用硼催化剂的反应方法学开发

论文概要

本反应以氯苯为溶剂，在氧化钙与B(C₆F₅)₃催化剂存在下、通过N-芳基哌啶1、与甲基苯基硅烷作用、高产率得到了硅–N–杂环2。B(C₆F₅)₃催化剂分两次添加，发现可以显著提高收率。该反应对芳基部分和哌啶部分上的取代基的兼容性很好（图2A）。

当芳基部位含有非对称的取代基（1b）的情况时、两个异构体产物2b与2b’基本产率相同。非对映选择性尽管取决于底物，但是选择性中等。

作者试图通过讨论反应时间，温度和氘标记实验来阐明反应机理。推定的机理为：(1)先产生N-甲硅烷基哌啶硼氢化物A (2)通过可逆反应形成亚胺盐B (3)烯胺中间体C的形成（4）通过C的β-选择性氢化硅烷化合成哌啶E (5)通过Wheland复合物形成分子内(sp²)C–Si键转变成硅-N–杂环F(图2B)。

虽然最近也报道了使用B(C₆F₅)₃催化剂催化的杂芳环的氢化硅烷化反应^[5]和吲哚的直接甲硅烷化反应^[6]。但是，这次用将该催化剂应用在完全不同的硅-N-杂多环化合物的合成中，非常有趣。

图2. (A) 底物适用范围 (B) 推定的反应机理

参考文献

(a) Franz, A. K.; Wilson, S. O. J. Med. Chem. 2013, 56,388. DOI: 10.1021/jacs.8b08733(b) Sieburth, S. M.; Nittoli, T.; Mutahi, A. M.; Guo, L. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 812. DOI: 10.1002/(SICI)1521-3773(19980403)37:6<812::AID-ANIE812>3.0.CO;2-I
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