近期，南方科技大學(xué)化學(xué)系副教授何川課題組在“手性有機硅化學(xué)”領(lǐng)域取得了多項研究進展。相關(guān)成果分別發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society）、《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）、《自然通訊》（Nature Communications）等，為手性有機硅化合物的合成及應(yīng)用提供了新的發(fā)展方向。
有機硅化合物由于其獨特的化學(xué)、物理和生理性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于航空、建筑、涂料、電子電氣、醫(yī)藥醫(yī)療、有機材料等領(lǐng)域。由于自然界不存在天然的硅中心手性化合物，一直以來，人們對含硅中心手性有機硅化物的合成、結(jié)構(gòu)、性能及反應(yīng)知之甚少。對映選擇性合成硅中心手性化合物一直以來也充滿了挑戰(zhàn)。近年來，一些研究發(fā)現(xiàn)，硅中心手性化合物在合成化學(xué)、材料科學(xué)、藥物化學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域都展現(xiàn)出非常重要的應(yīng)用價值。因此，開發(fā)合成各種結(jié)構(gòu)手性硅化合物的通用、高效的方法就顯得越來越重要。自2018年以來，何川課題組圍繞發(fā)展新型不對稱催化反應(yīng)高效構(gòu)建硅中心手性，以及探索相關(guān)手性硅化物的功能和應(yīng)用，開展了一系列的研究工作，取得了特色鮮明的創(chuàng)新性研究成果。
從簡單的二氫硅烷和{attr}3221{/attr}出發(fā)，首次實現(xiàn)了串聯(lián)不對稱碳氫硅化/烯烴硅氫化反應(yīng)，流水線般實現(xiàn)了四取代硅中心手性的高效高對映選擇性構(gòu)建（圖1）。該方法設(shè)計巧妙、普適性好，實現(xiàn)了反應(yīng)化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性的完美控制，獲得了一系列含有多種官能團的四取代硅中心手性二苯并噻咯類化合物，為結(jié)構(gòu)多樣化的硅中心手性化合物的模塊化合成提供了簡便、高效的新方法。該成果以論文形式發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上?；瘜W(xué)系博士后穆德龍和博士后袁偉為論文的第一作者。
圖1. 四取代硅中心手性二苯并噻咯的構(gòu)建
首次發(fā)展了不對稱sp3碳氫硅化/烯烴硅氫化反應(yīng)策略構(gòu)建硅中心手性，獲得了一系列含有多種官能團的四取代硅中心手性二氫苯并噻咯。該成果以論文形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（圖2）上?；瘜W(xué)系博士后楊波為論文的第一作者。
圖2. 四取代硅中心手性二氫苯并噻咯的構(gòu)建
首次實現(xiàn)了烯基二氫硅烷的不對稱脫氫碳氫硅化反應(yīng)，獲得了一系列含有多種官能團的手性三取代一氫單苯并噻咯和茂金屬苯并噻咯。該成果以論文形式發(fā)表在《有機快訊》（圖3）上。化學(xué)系博士后袁偉和2019級碩士生游麗軍為論文的第一作者。
圖3. 三取代硅中心手性一氫單苯并噻咯的構(gòu)建
首次實現(xiàn)了六元和七元硅中心手性一氫硅烷的構(gòu)建，獲得了一系列結(jié)構(gòu)新穎的含有多種官能團的三取代六元和七元硅中心手性雜環(huán)化合物。該一氫硅烷在合成化學(xué)或者手性光電材料領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。該成果以論文形式發(fā)表在《自然·通訊》（圖4）上?；瘜W(xué)系博士后陳書友和博士后穆德龍為論文的第一作者。
圖4. 硅中心手性六元和七元硅雜環(huán)的構(gòu)建
團隊利用不對稱碳氫硅化反應(yīng)，將不對稱的硅原子引入到聯(lián)芳烴橋環(huán)骨架中，首次成功實現(xiàn)了具有硅中心手性和軸手性的六元環(huán)硅烷的高效、高對映選擇性構(gòu)建。同時，首次實現(xiàn)了六元橋環(huán)聯(lián)芳烴硅中心手性-軸手性的傳遞，獲得了一系列結(jié)構(gòu)新穎、官能團豐富的手性硅烷化合物。該成果以論文形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（圖5）上。化學(xué)系2019級博士生郭永紅和博士后劉萌萌為論文的第一作者。
圖5. 硅中心手性到軸手性的傳遞
從簡單的二氫硅烷、硅醇和醇出發(fā)，利用分子間不對稱脫氫Si?O偶聯(lián)反應(yīng)，高效、高對映選擇性實現(xiàn)了硅中心手性硅氧烷以及硅醚的構(gòu)建，獲得了一系列結(jié)構(gòu)新穎的含有多種官能團的三取代硅中心手性硅氧烷和硅醚（圖6）。其中硅中心手性硅氧烷的催化不對稱構(gòu)建是首次報道。這類手性硅氧化物展現(xiàn)出很好的圓偏振發(fā)光信號，相信其在合成化學(xué)以及手性光電材料領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。該成果以論文形式發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上?；瘜W(xué)系2019級博士生朱潔峰和博士后陳書友為論文的第一作者。
圖6. 硅中心手性硅氧烷和硅醚的構(gòu)建
利用電化學(xué)的方式從氫硅烷出發(fā)生成硅{attr}3109{/attr}，首次實現(xiàn)了電化學(xué)促進的烯烴的硅-氧雙官能化反應(yīng)，構(gòu)建了一系列包括β-硅基-氰醇衍生物在內(nèi)的多官能化的含硅分子，以更加綠色和可持續(xù)的方式為合成有價值的有機硅化合物提供了新的視角。該成果以論文形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（圖7）上?；瘜W(xué)系高級研究學(xué)者柯杰和博士后劉文壇為論文的第一作者。
圖7. 烯烴電化學(xué)硅-氧雙官能化反應(yīng)
以上論文化學(xué)系副教授何川均為唯一通訊作者，南科大均為唯一通訊單位。以上研究得到了國家自然科學(xué)基金委、深圳市科創(chuàng)委、深圳市諾貝爾獎科學(xué)家實驗室項目、廣東省催化重點實驗室、南方科技大學(xué)分析測試中心、科學(xué)與工程計算中心的大力支持。特別感謝南科大化學(xué)系教授何鳳，副教授余沛源、陸為，研究副教授殷勤、常曉勇、鄒超，訪問學(xué)者李英姿、博士后趙廷興的幫助。
