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（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

含氧官能團(tuán)（如醇、醛、酮和酯等），廣泛存在于各類天然產(chǎn)物、藥物分子及原料化學(xué)品中。鑒于其廣泛存在性，開發(fā)對這些基團(tuán)進(jìn)行選擇性官能團(tuán)化的方法已成為合成化學(xué)的重要目標(biāo)。由于C-O鍵和C=O鍵固有的高強(qiáng)度，在實現(xiàn)目標(biāo)脫氧轉(zhuǎn)化前通常需要預(yù)先活化這些基團(tuán)（Figure 1a）。同時，由于醇類、酮類與酯類性質(zhì)的顯著差異，其脫氧轉(zhuǎn)化的傳方法統(tǒng)依賴于不同的活化策略，而適用于所有氧化態(tài)的普適性方法迄今尚未實現(xiàn)。前期，化學(xué)家們開發(fā)了脫氧官能團(tuán)化反應(yīng)，例如醇類化合物的Barton-McCombie-型脫氧官能團(tuán)化反應(yīng)、羰基化合物的Wolff–Kishner-型脫氧官能團(tuán)化反應(yīng)與酯類化合物的Kulinkovich-型脫氧官能團(tuán)化反應(yīng)（Figure 1a）。近年來，鑒于有機(jī)硅烷作為實驗室穩(wěn)定的交叉偶聯(lián)試劑，有機(jī)硅化學(xué)的發(fā)展受到特別關(guān)注。除采用有機(jī)硅烷進(jìn)行的經(jīng)典的Hiyama-Denmark偶聯(lián)和Hosomi-Sakurai烯丙基化等反應(yīng)外，多種電化學(xué)介導(dǎo)及堿介導(dǎo)策略已形成互補(bǔ)。有機(jī)硅烷（尤其芐基與烯丙基變體）在交叉偶聯(lián)之外的多種C-C鍵構(gòu)建反應(yīng)中，常可作為掩蔽碳親核試劑使用。盡管其應(yīng)用廣泛，傳統(tǒng)有機(jī)硅烷合成方法通常需使用強(qiáng)反應(yīng)性的有機(jī)鋰或有機(jī)鎂試劑。因此，利用易得前體在溫和條件下制備有機(jī)硅烷，將顯著提升有機(jī)硅試劑的可及性。為此，醇類衍生物的脫氧硅基化策略備受關(guān)注。盡管Martin、Oestreich、Shishido等研究者已取得諸多進(jìn)展，但現(xiàn)有方法仍需使用昂貴或難獲取的硅基親核試劑或貴金屬催化劑（Figure 1b）。2023年，林松團(tuán)隊（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 16966.）利用頻哪醇硼烷（HBpin）作為原位活化試劑和親電試劑，實現(xiàn)醇類、醛類和酮類化合物的電化學(xué)脫氧硼基化反應(yīng)（Figure 1c）。雖然使用單一試劑同時作為底物活化劑和官能團(tuán)源具有便捷性，但該方法將反應(yīng)產(chǎn)物類型限定為烷基硼酸酯類化合物。此外，對照實驗表明，該硼酸酯中間體本身可作為親電試劑，使反應(yīng)路徑復(fù)雜化，導(dǎo)致難以通過額外引入親電試劑引入其他的官能團(tuán)。為了解決上述缺陷，林松團(tuán)隊致力于開發(fā)一種新型活化策略，使其與后續(xù)碳負(fù)離子捕獲步驟相互獨(dú)立。近日，林松團(tuán)隊開發(fā)了一種通用的活化策略，該策略采用氫硅烷作為活化試劑，使醇類、羰基化合物及酯類能夠轉(zhuǎn)化為常見的硅醚中間體（D）。通過對原位生成的硅醚進(jìn)行電化學(xué)還原，可實現(xiàn)C-O鍵的斷裂并生成碳負(fù)離子（F），其可與多種親電試劑反應(yīng)，從而高效構(gòu)建C-Si、C-B、C-Ge及C-Sn鍵（Figure 1d）。歡迎下載化學(xué)加APP到手機(jī)桌面，合成化學(xué)產(chǎn)業(yè)資源聚合服務(wù)平臺。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

其次，作者以硅基醚衍生物1作為模型底物，進(jìn)行了相關(guān)反應(yīng)條件的篩選（Figure 2a）。當(dāng)以Me₃SiCl（3.2 equiv）作為親電試劑，C(-)/Mg(+)作為電極，i為10 mA，j為2.75 mA/cm^2，Q為2.5 F/mol，ⁿBu₄NClO₄（2.0 equiv）作為電解質(zhì)，THF/TPPA（比例為3:1）作為混合溶劑，在22 ^oC反應(yīng)，可以88%的收率得到芐基硅烷產(chǎn)物2。同時，作者發(fā)現(xiàn)，在相同的反應(yīng)條件下，不同取代的硅基醚反應(yīng)差異性較大（Figure 2b）。其中，在硅原子上引入吸電子烷氧基可通過降低C-O鍵活化所需的還原電勢，從而實現(xiàn)更高選擇性。當(dāng)引入單個烷氧基時，可使收率從49%顯著提升至69%。當(dāng)硅中心被第二個或第三個烷氧基取代時，反應(yīng)收率進(jìn)一步提升至72%。此外，通過建模模擬芐位C-O鍵單電子誘導(dǎo)斷裂過程的還原電勢，對此趨勢開展了計算化學(xué)研究（Figure 2c）。計算結(jié)果表明，三烷基硅醚（Si-I）僅在深度還原條件下發(fā)生還原，但烷基被烷氧基取代后，還原電勢顯著提高（如Si-II、Si-III和Si-IV）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

為了進(jìn)一步提高操作的簡易性，作者開發(fā)了一種一鍋法策略（Figure 3a）。以芐醇衍生物5與二甲基甲氧基硅烷（DMMS，1.2 equiv）為底物，在催化量叔丁醇鉀（KO^tBu）存在下，可在四氫呋喃溶劑中迅速反應(yīng)，生成硅醚產(chǎn)物6。其中，催化量堿的加入是必不可少的，而在活化階段加入電解質(zhì)并沒有阻礙反應(yīng)性。值得注意的是，通過延長反應(yīng)時間和/或增加硅烷當(dāng)量，該條件同樣適用于羰基化合物（7）和酯類化合物（8）的氫硅加成反應(yīng)（Figure 3b）。然而，對于羧酸（9）以及酸酐（11），均未能進(jìn)行反應(yīng)（Figure 3c）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在獲得上述最佳反應(yīng)條件后，作者對醇的底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 1）。首先，一系列一級、二級與三級醇衍生物，均可順利進(jìn)行反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物2、4和13-25，收率為45-87%。然而，4-氯芐醇如12，未能有效的進(jìn)行反應(yīng)。其次，對于烯丙基醇衍生物，可進(jìn)行轉(zhuǎn)位官能團(tuán)化反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物26-29，收率為36-61%。同時，通過延長電解時間并增加氫硅烷用量，二醇可通過雙重脫氧官能團(tuán)化反應(yīng)高效轉(zhuǎn)化為雙硅烷或環(huán)硅烷化合物30-32，收率為54-93%。此外，醇類化合物可轉(zhuǎn)化為氫硅烷（33，收率為63%）和二硅烷（34，收率為79%），這些產(chǎn)物可進(jìn)一步加工利用于材料化學(xué)領(lǐng)域。通過上述的策略，還可高效制備有機(jī)鍺（35，收率為43%）和有機(jī)錫烷（36，收率為52%）化合物。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

緊接著，作者對酮的底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 2）。首先，一系列脂肪族和芳香族雜環(huán)取代的羰基化合物，均可順利進(jìn)行反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物2、14和37-50，收率為43-79%。其次，β-紫羅蘭酮被轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的烯丙基硅烷產(chǎn)物51，在位阻較小的位點(diǎn)表現(xiàn)出高度的區(qū)域選擇性（區(qū)域異構(gòu)體比例17:1）。此外，與醇類化合物類似，羰基化合物可與多種親電試劑發(fā)生官能團(tuán)化反應(yīng)，獲得相應(yīng)的芐基三乙基硅烷（52）、氫硅烷（53-54）及有機(jī)硼烷（55），收率為61-97%。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

隨后，作者對酯類化合物的范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Scheme 3）。當(dāng)以苯甲酸酯為底物，合成了相應(yīng)的含有醚基取代基及雜環(huán)基團(tuán)的芐位硅烷產(chǎn)物2、20和41，收率為84-88%。同時，除甲酯衍生物外，乙酯衍生物也能高效轉(zhuǎn)化為硅烷產(chǎn)物56，收率為77%。并且，抗抑郁藥維拉佐酮的合成中間體，也可轉(zhuǎn)化為硅烷產(chǎn)物57，由于溶解性受限導(dǎo)致產(chǎn)率偏低（收率為29%）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者對反應(yīng)的實用性進(jìn)行了研究（Scheme 4）。首先，以酮衍生物58為底物，經(jīng)活化及后續(xù)電化學(xué)硅烷化反應(yīng)制得芐基硅烷中間體?59?，其經(jīng)硅膠過濾純化后，在氟化銫存在下先后進(jìn)行羧基化和甲基化反應(yīng)，最終經(jīng)單次柱層析分離，可以57%收率得到萘普生甲酯化合物60。其次，通過芐基硅烷?24?與氰基吡啶?61?進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，可以44%收率獲得Zatolmilast類似物62?（該藥物目前處于治療Fragile-X綜合征的三期臨床試驗階段）。此外，化合物40與醛衍生物63進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，成功制得天然產(chǎn)物Combretastatin的甲基化衍生物?64?，收率為51%。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

美國康奈爾大學(xué)林松團(tuán)隊開發(fā)了一種兩步一鍋法策略，可實現(xiàn)醇類、羰基類及酯類化合物的脫氧官能團(tuán)化反應(yīng)。該研究為含氧化合物的脫氧官能化提供了一種高效、通用的電化學(xué)策略，解決了傳統(tǒng)方法條件苛刻、底物局限性的問題。通過硅烷活化與電還原的結(jié)合，實現(xiàn)了從廉價原料到高值硅烷試劑的綠色轉(zhuǎn)化，為復(fù)雜分子合成和交叉偶聯(lián)反應(yīng)提供了新思路。