轴手性框架在天然产物、药物和材料等领域中广泛存在，特别是具有不同手性轴的化合物，如经典的(杂)联芳基结构，（图1A）在医药化学和功能材料中起着重要作用。随着研究的不断深入，研究者们逐渐将目光从(杂)联芳基骨架拓展到轴手性环烯基芳烃上。这类独特结构具有非平面的环烯基环与平面芳香环之间的手性轴，展现出不同于联芳结构的新特性，有望带来全新的应用。（图1B）然而，轴手性环烯基芳烃的合成一直以来都因为手性轴周围的较大空间位阻而受到限制，现有的合成策略包括碳-碳键交叉偶联、芳基炔烃的环化反应等，但普遍面临挑战。 苯并硅环丁烷是一类具有高张力的小环化合物，其环扩张反应为构建这类具有空间位阻的轴手性结构提供了一个可行的策略。以往的研究表明，苯并硅环丁烷主要发生在内环Si-Csp2键处的扩展，而对相对惰性的Si-Csp3键的活化则是一大难题。通过调节配体的空间结构，本文首次实现了苯并硅环丁烷的区域分裂环扩展反应，为合成轴手性硅环己烯芳烃提供了新途径。
图片来源：JACS
本研究开发了一种全新的策略，（图1D）利用不同的磷配体控制苯并硅环丁烷的Si-Csp2和Si-Csp3键的选择性活化，达到区域分裂的环扩展效果，并通过密度泛函理论（DFT）计算深入揭示其区域选择性和手性选择性的反应机理。研究人员设计了两类配体：一种是( S )-8H-萘基磷酰胺配体，其结构较为开放，适合容纳体积较大的环扩展中间体，从而促进Si-Csp3键的活化；另一种则是( R )-螺环磷酰胺配体，具有更小的催化空腔，优先促进Si-Csp2键的活化。通过在钯催化下对苯并硅环丁烷和炔烃底物的反应，实验验证了配体结构对反应区域选择性的关键影响，并通过优化催化剂、溶剂和底物结构，进一步提高了反应的产率和对映选择性。
图片来源：JACS
本研究为区域和对映选择性的环扩展反应开辟了新的思路，尤其是成功实现了对惰性Si-Csp3键的选择性活化，这在传统反应中是极具挑战性的。通过调节配体的空间结构，研究人员展示了配体对反应区域选择性的显著影响，这不仅为硅化学中的键活化提供了新的策略，也为轴手性化合物的多样性合成提供了新的工具。此类轴手性硅环己烯芳烃具有潜在的应用价值，尤其是在手性配体和催化剂的设计中，未来或将在不对称催化等领域中展现出更为广泛的应用。通过密度泛函理论的支持，本研究为Si-C键的活化及其后续的迁移插入机制提供了清晰的理论框架，进一步推进了对轴手性合成方法的理解与创新。
标题：Ligand-Controlled Regiodivergent Ring Expansion of Benzosilacyclobutenes with Alkynes en Route to Axially Chiral Silacyclohexenyl Arenes
作者：Xiaoxiao Tang,∥ Yulang Tang,∥ Ju Peng,∥ Huimin Du, Liying Huang, Jiahui Gao, Shiyang Liu, Dongxu Wang, Wanshu Wang, Lu Gao, Yu Lan,* and Zhenlei Song*
链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c00252
