近日，西安交通大學科研團隊在多重可控硅連接化學領域取得重要進展，該研究成果發(fā)表在《德國應用化學》。
在材料科學與藥物研發(fā)領域至關重要的有機硅化合物，因其獨特的化學穩(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合成。傳統(tǒng)工藝中，從四氯硅烷（SiCl?）出發(fā)的逐步取代反應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選擇性問題。
示意圖。西安交通大學供圖
針對上述問題，西安交通大學化學學院王優(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，以脫苯基醚化反應為關鍵反應，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。
這項連接技術展現(xiàn)了廣譜的底物適應性：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。值得一提的是，水不僅不再是反應障礙，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，擺脫了使用氯硅烷進行醇羥基的保護反應對無水環(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)生親電性鹵化反應產(chǎn)生Wheland中間體。與經(jīng)典的鹵化脫硅反應機理不同，該機理研究中的Wheland中間體并不參與親核取代反應，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）。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202506444
本文鏈接：科學家實現(xiàn)硅原子四醇精準組裝http://www.sq15.cn/show-11-24287-0.html
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