联吡啶配位铬催化含氧化学物的普适性脱氧氢硅化反应研究

研究人员针对含氧化合物（如羧酸酯、酮、醛、醇和环氧乙烷）选择性脱氧转化的难题，开发了一种空气稳定的联吡啶配位铬催化剂，实现了普适性脱氧氢硅化反应（deoxygenative hydrosilylation），可高效构建甲基/亚甲基结构单元，并成功应用于生物活性分子合成。该成果发表于《Organic Letters》，为复杂分子修饰提供了新策略。

　　

含氧化合物（oxo chemicals）的精准脱氧转化一直是合成化学领域的核心挑战。传统方法常需强还原剂或苛刻条件，导致官能团兼容性差、选择性难以控制。尤其对于羧酸酯（carboxylic esters）、酮（ketones）、醛（aldehydes）等常见结构，现有催化体系往往局限于特定底物类型。如何发展温和、普适的脱氧策略，实现含氧基团向甲基（-CH₃）或亚甲基（-CH₂-）的高效转化，对药物分子修饰和功能材料合成具有重要意义。

针对这一难题，研究人员开发了一种基于联吡啶（bipyridine）配位的铬（Cr）催化剂体系。该催化系统在空气中稳定，可高效驱动多种含氧化合物的脱氧氢硅化反应（deoxygenative hydrosilylation）。实验表明，羧酸酯、酮、醛、醇（alcohols）及环氧乙烷（ethylene oxides）均可作为前体，通过氧原子消除直接构建碳-硅键，进而转化为甲基或亚甲基结构。该方法的普适性通过32种底物的成功转化得到验证，包括萜类、甾体等复杂骨架。值得注意的是，该催化体系对酸敏感性基团（如缩醛）和杂原子（如氮、硫）均表现出良好耐受性。在合成应用方面，研究团队完成了抗抑郁药物分子类似物的关键中间体合成，以及天然产物衍生物的模块化修饰，证实了其实际应用价值。

关键技术方法包括：1）采用氩气保护的Schlenk技术构建铬催化剂；2）通过核磁共振（NMR）和质谱（MS）监测反应进程；3）X射线单晶衍射确定催化剂结构；4）克级规模实验验证方法实用性。

【底物范围拓展】
系统评估了五类含氧化合物的反应活性：脂肪/芳香羧酸酯在60°C下12小时内转化率达90%以上；环状酮类底物可选择性生成α-单甲基化产物；苯甲醛衍生物则优先形成二甲基化产物。

【机理研究】
通过同位素标记实验和中间体捕获，提出反应经历Cr-H活性物种对羰基的插入过程，硅试剂作为氧原子捕获剂促进C-O键断裂。

【合成应用】
完成了抗抑郁药物帕罗西汀（paroxetine）前体的三步合成，以及植物激素gibberellic acid衍生物的C19位选择性甲基化。

该研究首次实现了铬催化含氧化合物的普适性脱氧氢硅化，其重要意义在于：1）突破了传统钌（Ru）、铱（Ir）等贵金属催化剂的底物局限性；2）反应条件温和（室温至80°C），官能团兼容性优异；3）为生物活性分子库的快速构建提供了新工具。作者在讨论中指出，该催化体系未来或可应用于二氧化碳的还原转化，为碳资源利用开辟新途径。