RnSiH4–n/B(C6F5)3 是近年来备受关注的一类新型的催化还原体系。与传统的Lewis酸不同，B(C6F5)3可以通过η1-配位这种独特的方式活化Si-H键，进而催生出诸多新的化学转化。目前，应用于此类反应的硅氢试剂通常为单硅试剂，如Et3SiH。尽管这些试剂商业可得，并在大多数转化中展现出不错的应用价值，但是在面对诸如化学选择性、官能团兼容性等挑战时却表现得难以令人满意。因此，开发能够应对上述挑战的新型硅氢试剂具有重要的意义。

四川大学华西药学院的宋振雷教授团队近年来基于“偕双硅”发展了一系列新颖的反应化学，并对“双硅协同作用”积累了独到的理解和认识。最近，该团队成功地将“双硅协同作用”的理念应用于B(C6F5)3催化的还原反应中。通过双硅氢试剂 (HMe2SiCH2)2，该团队实现了酮酸一步还原构建五元、六元内酯环（Synlett, 2017, 28, 2453. Invited SYNLETT Cluster “Silicon in Synthesis and Catalysis”）以及C(sp3)-O键化学选择性断裂消除羟基（Chem. Commun., 2018, 54, 4834）。“双硅协同作用”的设计理念如图1所示，首先红色的硅（bonding silicon）与底物中的羟基或羧基通过脱氢形成硅醚，从而与底物结合；蓝色的硅（activating silicon）就能够以分子内的方式活化反应位点，而传统的单硅试剂则仅能形成分子间活化的方式。

图1

正是由于这种独特的“双硅协同作用”， (HMe2SiCH2)2在酮酸还原构建内酯的反应中表现出相比传统单硅试剂明显的优越性。例如，Et3SiH还原乙酰丙酸形成戊内酯的收率仅为34%，而使用 (HMe2SiCH2)2则可以将收率提升至86%。反应适用于各种戊内酯的合成，并在4,5-cis立体化学的构建中表现出优异的控制能力，尽管3,5-cis的非对映选择性仅为中等水平（图2）。另外，反应也同样适用于合成己内酯。但是，由于环张力增加带来的不利因素，七、八元内酯的合成并不成功。作者虽然观察到羰基还原产物的生成，但该产物无法继续环化形成内酯。应用该方法，作者随后从已知的手性羧酸出发，经4步分别以32%和36%的总收率完成了(–)-cis-whisky和(–)-cis-cognac lactones的不对称合成。

图2

最近，该研究团队将“双硅协同作用”成功地应用于C(sp3)-O键化学选择性断裂消除羟基的转化中。选择性断裂C(sp3)-O键消除羟基而不影响其他基团（如醚、烯烃）的方法在有机合成中具有重要的应用价值，但同时也存在不小的挑战。以硅氢试剂作为还原剂的传统方法通常需要化学计量的强路易斯酸（如BF3•Et2O），而该方法只适用于能够形成稳定碳正离子的底物。1999年，Yamamoto和Gevorgya率先应用B(C6F5)3（10 mol %）作为催化剂、Et3SiH作为还原剂实现了一级羟基的高效消除，但对二级羟基和三级羟基效果并不理想。随后McRae课题组改用n-BuSiH3作为还原剂，解决了二级、三级羟基的还原问题，但底物中官能团的兼容范围仍然较窄。针对这一问题，Oestreich课题组2013年发展了一个巧妙的策略，即首先将羟基转化为活性更高的对甲苯磺酰基，随后再将Et3SiH–B(C6F5)3选择性消除，而底物中的醚和烯基等官能团则不受影响，但是这种两步操作显然并不高效。

图3

宋振雷团队发现应用 (HMe2SiCH2)2作为还原剂时，羟基无需预先活化即可高效地直接消除（图3）。反应对于一级、二级、三级羟基都表现出良好的适用性，而且硅醚、芳基醚、卤代物、烯烃等基团也能够很好地兼容。相比之下，Et3SiH对于含芳基醚的一级醇中不同的C-O键无法有效地区别，仅得到了复杂的反应体系。另外，作者观察到两种重排产物11和14的生成。但是，含有环醚（如四氢呋喃）的底物对于该方法仍然是个挑战。

作者同时发现该方法在保持良好官能团兼容性的前提下也同样适用于醛、酮和酯的还原脱氧（图4），从而与Wolff-Kishner-Huang羰基还原法形成有效的互补。

图4

在上述工作中，尽管分子间Si-O键的活化模式暂时无法完全排除，但是作者通过控制实验对“双硅协同作用”产生的分子内活化模式进行了有力地佐证。

对于酮酸还原合成内酯的工作1，硕士谢恒木为第一作者，卢戢博士为第二作者；对于C(sp3)-O键化学选择性断裂消除羟基的工作2，硕士杨文雨为第一作者，卢戢博士和宋振雷教授为共同通讯作者。卢戢博士现就职于西南医科大学药学院。

1. 该论文作者为：Hengmu Xie, Ji Lu, Yingying Gui, Lu Gao, Zhenlei Song