1-hydrosilatrane

1-Hydrosilatrane 簡介

1-Hydrosilatrane (圖 1) 是一種多用途的氫化物試劑，可用於許多還原反應中，從醛/酮合成醇、胺及其手性對應物和酯。)是一種多用途的氫化物試劑，可用於許多還原反應，從醛/酮合成醇、胺、手性對應物和酯。^1-6 與其他矽烷相比，1-氫硅烷的相對反應性、對濕氣的穩定性以及易於處理的特性使其成為一種有吸引力的還原劑。

圖 1. 1-Hydrosilatrane.

Frye等人在1961年報告了硅烷，它是第一個穩定的五配位烷氧基硅烷的例子。⁷ 硅烷的一個基本特征是它的籠狀結構促進了氮和矽之間的配位鍵。^7-9 超配位的有機矽烷在矽中心的電性較強，因此配體上的電子密度會增加。¹⁰ 矽烷具有各種有用的特性，然而，它們尚未被廣泛地用作有機合成中的試劑。¹¹

1976年，Eaborn和合作者首先研究了1-氫硅烷作為氫化物源，報告了一個未經優化的例子，使用1-氫硅烷還原了六個不同的官能基。¹² 由於 Si-H 鍵向氫極化，因此氫硅烷是氫化物源。¹³ 1-hydrosilatrane 中的氮和矽之間的分子內配位激活了 Si-H 鍵，使其成為強大的氫化物源。^8,9 然而，由於其剛性，它具有高度的穩定性。儘管這項工作初步證明了 1-氫硅烷作為氫化物還原試劑的效用，但使用它的高效合成方法直到最近（自 2016 年起）才由 Adler 研究小組進行了報告。

圖 2. 利用 1-氫矽烷作為氫化物還原試劑的方法

使用 1-Hydrosilatrane 的好處

1-Hydrosilatrane 是一種空氣和濕氣穩定的還原劑，可用於台式露天反應。² 它為金屬氫化物還原提供了更安全的替代品，而且方法操作簡單，在溫和的條件下進行。1-hydrosilatrane 的還原與多種官能基相容、顯示化學選擇性、產生無毒副產品、可擴展、可無金屬化，並可用於合成生物重要分子和藥物。

代表性應用

1。直接還原胺化

直接還原胺化 (DRA) 是合成仲胺和叔胺最常用的方法。¹⁴ DRA 的方法必須使用化學選擇性的氫化物源來還原亞胺或亞氨，但不能還原起始的羰基或其他官能性。1-Hydrosilatrane 是一種相對活性較高的還原劑，也能與各種官能基相容，使其在 DRA 中成為有用的還原劑。^1,2 使用 1-氫硅烷開發了與醛/酮的 DRA，展示了其對各種醛/酮和仲胺製成叔胺的廣泛適用性（圖 3），對可還原和常見保護基團具有極好的官能基耐受性。還使用乙酸作為溶劑，與醛/酮合成了仲胺（圖 3）。用 1-hydrosilatrane 跑出的 DRA 也顯示出對醛的化學選擇性，而不會減少同一分子上的酮取代基。因此，可以使用 1- 氫硅拉坦進行單一鍋還原合成氨基醇 (圖 4)。

圖 3. 使用 1-氫硅烷的直接還原胺化反應。[a] AcOH, r.t. [b] AcOH, 70˚C.

圖 4. 使用 1- 氫硅烷基鶴頂蘭進行酮醛的兩步串聯 DRA/ 還原反應。

許多重要的胺都是手性的，這使得不對稱 DRA 成為一種重要的轉換。為了誘導對映選擇性，可以使用笨重的手性磷酸催化劑，以 1- 氫硅烷作為還原劑，將親手性酮與芳胺進行 DRA。手性胺以高轉換率和良好的對映體過量生成（圖 5）。

圖 5. 使用 1-hydrosilatrane 和手性磷酸催化劑的不對稱 DRA.6

2.酮的還原

1-Hydrosilatrane在加入路易斯碱性tBuOK後被活化，可在溫和的條件下將各種酮還原為相應的醇，而不會產生揮發性和有害的矽烷（圖6）。使用 1- 氫矽烷可以高非對映選擇性還原酮。² 在添加手性添加劑進行酮的不對稱還原時，也證實了對映選擇性，以合成高對映過量的手性醇
(圖 7)。 ^2,4

。

圖 6. 用 1- 氫矽烷還原酮。2

圖 7. 用 1-氫硅烷和手性 Lewis 碱對手性酮進行不對稱還原。

3.醛的還原

1-氫硅烷可用於將醛還原為相應的伯醇。在此方法中，1-hydrosilatrane 由 NaOH 活化，可將多種芳基醛還原為苄醇，且不會生成醚或脫氧產物 (圖 8)。¹ 與可能還原的腈類、硝基或苄基/烯丙基醚之間沒有觀察到交叉反應。雜芳基、多環芳基和脂肪族醛類也被 1-hydrosilatrane 有效還原。

圖 8. 取代苯甲醛的還原。

醛類也可以直接進行還原乙酰化反應，獲得酰化醇。這對合成酯或合成及 原位 保護醇非常有用，可提高多步合成路線的效率。在乙酸和醛的存在下，1-hydrosilatrane 可作為還原劑，以良好到極佳的產率合成各種乙酰酯（圖 9）。此過程不會產生副產物乙醚。由於在探索底物範圍時沒有在同一分子上還原酮，因此此方法對醛具有化學選擇性⁵

。

圖 9. 醛的直接還原乙酰化。

特別感謝 Melissa D'Amaral 和 Marc Adler 貢獻本技術聚焦！

參考資料

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