【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在材料科學(xué)與藥物研發(fā)領(lǐng)域至關(guān)重要的有機硅化合物，因其獨特的化學(xué)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)多樣性成為現(xiàn)代工業(yè)的基石。然而，有機硅化合物在自然界中并不存在，其獲取都必須通過化學(xué)合成。傳統(tǒng)工藝中，從四氯硅烷(SiCl?)出發(fā)的逐步取代反應(yīng)雖是最簡單直接的全合成路徑之一，卻受困于過度取代的化學(xué)選擇性問題。
針對上述問題，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院王優(yōu)良教授團隊首次實現(xiàn)了四種不同醇分子在單個硅中心原子上的逐步可控連接，成功制備了傳統(tǒng)方法難以合成的含四種不同烷氧基的硅烷。研究團隊創(chuàng)新性選用三苯基氯硅烷(Ph?SiCl)作為四氯硅烷的合成等價體，以脫苯基醚化反應(yīng)為關(guān)鍵反應(yīng)，實現(xiàn)了親電性鹵化試劑對硅-苯鍵的精準切割與醇分子的可控連接。
這項連接技術(shù)展現(xiàn)了廣譜的底物適應(yīng)性：從空間位阻巨大的全氟叔丁醇到生物活性分子薄荷醇，一系列結(jié)構(gòu)迥異的一級、二級、三級醇類均可參與連接。特別值得一提的是，水不僅不再是反應(yīng)障礙，反而成為優(yōu)選溶劑——團隊首次實現(xiàn)了在水介質(zhì)中的醇羥基的硅醚保護反應(yīng)，擺脫了使用氯硅烷進行醇羥基的保護反應(yīng)對無水環(huán)境的嚴苛依賴。在概念驗證中，團隊僅用四步便完成藥物分子的精準組裝：將抗菌藥甲硝唑、鎮(zhèn)痛成分薄荷醇、天然產(chǎn)物冰片及糖分子通過硅原子三維集成。這種“分子樂高”構(gòu)建的化合物在酸性條件下可解離回收各醇類模塊。
機理研究發(fā)現(xiàn)，醇類分子與親電性鹵化試劑(如DBDMH)首先發(fā)生背景反應(yīng)產(chǎn)生酸性條件，質(zhì)子活化的DBDMH再與苯基硅烷發(fā)生親電性鹵化反應(yīng)產(chǎn)生Wheland中間體。與經(jīng)典的鹵化脫硅反應(yīng)機理不同，該機理研究中的Wheland中間體并不參與親核取代反應(yīng)，而是通過較低的能壘轉(zhuǎn)化為硅陽離子和苯鹵鎓離子(能壘僅1-3 kcal/mol)。
該研究成果以“單原子硅中心的四元醇連接：方法開發(fā)與概念驗證”(Single-Atom Ligation of Four Different Alcohols at One Silicon Center: Methodology Development and Proof of Concept)為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上，并被選為VIP文章。西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院為通訊單位，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院王優(yōu)良教授為論文的通訊作者。西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院2021級碩士研究生王超為論文的第一作者，現(xiàn)于柏林工業(yè)大學(xué)Martin Oestreich教授課題組攻讀博士學(xué)位。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的支持。
王優(yōu)良，西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授，國家級青年人才，博士生導(dǎo)師，主要研究方向包括炔烴轉(zhuǎn)化、苯環(huán)去芳構(gòu)化轉(zhuǎn)化、硅連接反應(yīng)等。
所有評論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場無關(guān)。