自由基介导的C-Si键形成反应

有机硅化合物具有一些独特的性质，因而在合成化学、有机光电材料、高分子化学和药物化学等领域应用广泛。过去几十年里，化学家们发展了很多构建C-Si键的方法，其中C-H/Si-H交叉脱氢偶联（CDC）因其高原子经济性引起了极大的研究兴趣。过渡金属催化的C-H/Si-H偶联反应近些年很多课题组都进行了研究，如Hartwig发展的一系列IrRh催化硅基化反应，这方面有很多综述可供参阅（Top. Curr. Chem., 2002, 219, 61–85；Acc. Chem. Res., 2012, 45, 864–873；Chem. Rev., 2015, 115, 8946–8975），本文主要对非过渡金属促进C-H/Si-H偶联进行介绍[1]。非过渡金属催化的C-H/Si-H偶联反应大多涉及到硅自由基中间体，这类反应主要有两种模式：①过氧促进的硅自由基加成脱氢反应（Path I，如下图所示）；②碱诱导的硅自由基加成脱氢反应（Path II），这一反应机理目前尚不明确。

2003年，Curran等人报道了首例硅自由基对喹啉衍生物（喜树碱）的加成反应，制备了一系列含硅喜树碱衍生物，该反应机理与Minisci反应类似。但该反应产率普遍偏低（20-30%），原料反应不完，而且区域选择性差，得到两个异构体[2]。

2014年，常州大学于金涛等人报道了TBHP促进的异腈自由基硅基化/芳构化反应[3]，首先在TBHP作用下得到硅自由基，对异腈加成得到亚胺自由基，随后对芳环加成发生芳构化，基于该方法可以制备系列菲啶类化学化合物，该反应产率中等到优秀，操作简便，但需要大大过量的TBHP（过氧叔丁醇）。

2015年，西安交通大学李鹏飞等人报道了硅自由基对芳环及炔烃的自由基加成反应，可以制备硅杂环化合物，该反应以DTBP（二叔丁基过氧化物）为自由基引发剂，三氟甲苯或苯为溶剂，产率中等到优秀[4]。

2015年，兰州大学柳忠全等人报道Cu催化的硅自由基对烯烃的串联反应，实现了烯烃的硅芳基化反应[5]。

2016年，兰州大学柳忠全等人在先前研究基础上，报道了α,β-不饱和羧酸的脱羧硅基化反应，对于烯基羧酸，该反应有很好的E/Z选择性，产率中等到优秀[6]。

2015年，常州大学成江等人报道了Cu催化的硅自由基对烯丙醇类底物的加成重排反应，能以中等到优秀的收率得到β-硅基酮化合物，该反应机理十分有趣[7]。

近两年，Grubbs 和Stoltz课题组发现了一类十分惊奇的反应[9-10]，只需要往反应中加入叔丁醇钾和溶剂就能实现芳烃和三烷基硅氢的脱氢偶联反应，并且该反应可以放大至百克级。该反应机理尚不明确，但一般认为碱充当电子给体，这和KO^tBu/N-ligand促进的芳烃和卤代芳烃偶联反应类似（BHAS ）[8]。这类反应简洁高效，越简单越实用，复杂的反应往往难以应用。KO^tBu作为催化剂近期发展了一系列反应，EOC后面将对其进行总结。

相对传统金属催化C-Si键形成反应而言，自由基介导的C-Si键形成反应条件更简单，成本更低，实用价值大。该反应的关键在于硅自由基，而硅自由基具有攫取卤素的能力（自由基脱卤反应），所以这类底物适用性差，如何提高其底物普适性是未来需要解决的问题之一。

参考文献

[1] Org. Biomol. Chem., 2016,14, 7829-7831

[2] Bioorg. Med. Chem., 2003, 11, 451–458

[3] Chem. Commun., 2014, 50, 10864–10867

[4] Org. Chem. Front., 2015, 2, 459–463

[5] Org. Lett., 2015, 17, 2534–2537

[6] Angew. Chem., Int. Ed., 2016, 55, 236–239

[7] Org. Biomol. Chem.,2015, 13, 10299–10302.

[8] Angew. Chem., Int. Ed., 2011, 50, 5018–5022

[9] Nature, 2015, 518, 80–84

[10] Chem. Sci., 2013, 4, 1640–1645