卡宾是具有多种反应活性的重要中间体。α-硅基卡宾是一类具有较好稳定性的官能化卡宾物种，它们的不对称反应可以方便地引入硅基-亚甲基部分和制备结构多样的手性有机硅烷。α-碳卡宾广泛用于对映选择性卡宾转移反应；然而，α-硅基卡宾的类似卡宾转移反应还很不发达，这可能是由于 α-硅基卡宾前体的来源有限和缺乏有效的催化方案。据报道，由二聚铑或铜催化的α-硅基重氮化合物衍生的α-硅基卡宾不对称环丙烷化反应能够获得手性硅基环丙烷，但α-硅基卡宾的高度对映选择性插入反应基本上是未曾发展的（图1-a）。

近日，本篇文献作者南开大学朱守非教授课题组开发了一种铜催化环丙烯衍生的α-乙烯基卡宾的B-H插入反应。因此，作者假设1-硅基环丙烯可能作为α-硅基-α-乙烯基卡宾的合适前体进行对映选择性B-H插入以提供手性偕硅硼烷（图1-b）。作者提出，要实现这一反应至少需要解决以下三个挑战：(1)在开环过程中需要区域选择性地裂解C1-C3键以形成α-硅基-α-乙烯基金属卡宾中间体。(2)当R1和 R2不同时需要控制C=C键的立体选择性。(3)需要实现有效的手性诱导来控制B-H键插入的对映选择性。

图1

这一反应如果实现将有效地提供手性烯丙基偕-硅基硼烷.这是一类有价值的稳定偕-双金属试剂，可以实现多重功能化，从而有效构建复杂分子。迄今为止，仅报道了两种制备烯丙基偕-硅基硼烷的高对映选择性催化方法，包括烯基硼衍生物与三甲基硅基重氮甲烷的不对称同系化反应和烯丙基偕-硅基硼酸酯的动力学拆分。这两种已知方法都只能提供手性γ-单取代的偕-硅基硼，而手性γ,γ-二取代的烯丙基偕-硅基硼仍未开发。后者与醛、亚胺或酮的烯丙基化可能是构建手性全碳季碳中心的关键方法。

为实现这一设想，作者进行了如下反应尝试及条件筛选（图2）。使用1-硅基环丙烯1a和硼烷络合物2a作为底物，使用Cu(MeCN)₄PF₆催化剂对配体进行了筛选如下。其中苯基取代双恶唑啉配体有较好的效果。

图2

接着作者对底物普适性进行了考察（图3），包括硼烷络合物的种类以及硅基环丙烯的种类。

图3

作者继续实现了克级反应和产物转化（图4）。

图4

最后，作者做了相关机理实验（图5），其中氘代实验表明硼和氘反应到相同的碳上，这表明形成了卡宾中间体。作者还进行了KIE实验，KIE=1.6，表明氢转移步骤很快。作者还使用了原位红外测量甲苯中不同浓度组分的初始反应速率来分析反应顺序。速率显示出对催化剂和1-硅基环丙烯1a浓度的一级依赖性，这表明通过Cu(I)介导的环丙烯开环形成金属卡宾可能是速率决定步骤。此外，作者还观察到明显的非线性效应，这表明真正的催化剂可能不是单核Cu(I)·L9配合物

图5

至此，作者提出了如下机理循环（图6）。首先，由硅基的未占据3d轨道与π键之间的相互作用，环丙烯发生极化，使得C1的负电荷比C2的负电荷多。亲核Cu催化剂进攻C1， C1-C3键的区域选择性裂解并形成E型或Z型α-硅基-α-乙烯基卡宾；这个过程可能是决速步。E型卡宾（int II）通过三元环过渡态TS2进行对映选择性B-H键插入，得到手性烯丙基偕硅硼烷5。Z型卡宾（int III）的反应通过不同的途径进行：当R为烷基时，1-硅基二烯5'通过1,4-氢转移过程形成；而当R是芳基时，通过芳环的分子内亲电进攻，1,2-氢转移，得到分子内C-H插入产物5''。立体选择性是通过分子内副反应消耗 Z 型卡宾来调节的。

总结：作者开发了一种高区域选择性、立体选择性和对映选择性的Cu(I)催化1-硅基环丙烯和硼烷络合物之间的开环/硼化反应，涉及α-硅基卡宾的B-H键插入。该方法表现出广泛的底物范围，并能有效地获得手性γ,γ-二取代烯丙基偕硅硼烷。这些新型化合物很容易进行各种转化，能够构建具有连续手性中心的复杂分子。该研究不仅丰富了手性偕双金属试剂的途径和种类，而且为α-硅基卡宾的对映选择性的卡宾转移反应发展了新策略。

文章链接：10.1002/anie.202203343