近期，南方科技大學(xué)化學(xué)系副教授何川課題組在“手性有機(jī)硅化學(xué)”領(lǐng)域取得了多項(xiàng)研究進(jìn)展。相關(guān)成果分別發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society）、《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）、《自然通訊》（Nature Communications）等，為手性有機(jī)硅化合物的合成及應(yīng)用提供了新的發(fā)展方向。
有機(jī)硅化合物由于其獨(dú)特的化學(xué)、物理和生理性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于航空、建筑、涂料、電子電氣、醫(yī)藥醫(yī)療、有機(jī)材料等領(lǐng)域。由于自然界不存在天然的硅中心手性化合物，一直以來(lái)，人們對(duì)含硅中心手性有機(jī)硅化物的合成、結(jié)構(gòu)、性能及反應(yīng)知之甚少。對(duì)映選擇性合成硅中心手性化合物一直以來(lái)也充滿了挑戰(zhàn)。近年來(lái)，一些研究發(fā)現(xiàn)，硅中心手性化合物在合成化學(xué)、材料科學(xué)、藥物化學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域都展現(xiàn)出非常重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，開(kāi)發(fā)合成各種結(jié)構(gòu)手性硅化合物的通用、高效的方法就顯得越來(lái)越重要。自2018年以來(lái)，何川課題組圍繞發(fā)展新型不對(duì)稱催化反應(yīng)高效構(gòu)建硅中心手性，以及探索相關(guān)手性硅化物的功能和應(yīng)用，開(kāi)展了一系列的研究工作，取得了特色鮮明的創(chuàng)新性研究成果。
從簡(jiǎn)單的二氫硅烷和{attr}3221{/attr}出發(fā)，首次實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)不對(duì)稱碳?xì)涔杌?烯烴硅氫化反應(yīng)，流水線般實(shí)現(xiàn)了四取代硅中心手性的高效高對(duì)映選擇性構(gòu)建（圖1）。該方法設(shè)計(jì)巧妙、普適性好，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性的完美控制，獲得了一系列含有多種官能團(tuán)的四取代硅中心手性二苯并噻咯類(lèi)化合物，為結(jié)構(gòu)多樣化的硅中心手性化合物的模塊化合成提供了簡(jiǎn)便、高效的新方法。該成果以論文形式發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。化學(xué)系博士后穆德龍和博士后袁偉為論文的第一作者。
圖1. 四取代硅中心手性二苯并噻咯的構(gòu)建
首次發(fā)展了不對(duì)稱sp3碳?xì)涔杌?烯烴硅氫化反應(yīng)策略構(gòu)建硅中心手性，獲得了一系列含有多種官能團(tuán)的四取代硅中心手性二氫苯并噻咯。該成果以論文形式發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（圖2）上?；瘜W(xué)系博士后楊波為論文的第一作者。
圖2. 四取代硅中心手性二氫苯并噻咯的構(gòu)建
首次實(shí)現(xiàn)了烯基二氫硅烷的不對(duì)稱脫氫碳?xì)涔杌磻?yīng)，獲得了一系列含有多種官能團(tuán)的手性三取代一氫單苯并噻咯和茂金屬苯并噻咯。該成果以論文形式發(fā)表在《有機(jī)快訊》（圖3）上?；瘜W(xué)系博士后袁偉和2019級(jí)碩士生游麗軍為論文的第一作者。
圖3. 三取代硅中心手性一氫單苯并噻咯的構(gòu)建
首次實(shí)現(xiàn)了六元和七元硅中心手性一氫硅烷的構(gòu)建，獲得了一系列結(jié)構(gòu)新穎的含有多種官能團(tuán)的三取代六元和七元硅中心手性雜環(huán)化合物。該一氫硅烷在合成化學(xué)或者手性光電材料領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。該成果以論文形式發(fā)表在《自然·通訊》（圖4）上?；瘜W(xué)系博士后陳書(shū)友和博士后穆德龍為論文的第一作者。
圖4. 硅中心手性六元和七元硅雜環(huán)的構(gòu)建
團(tuán)隊(duì)利用不對(duì)稱碳?xì)涔杌磻?yīng)，將不對(duì)稱的硅原子引入到聯(lián)芳烴橋環(huán)骨架中，首次成功實(shí)現(xiàn)了具有硅中心手性和軸手性的六元環(huán)硅烷的高效、高對(duì)映選擇性構(gòu)建。同時(shí)，首次實(shí)現(xiàn)了六元橋環(huán)聯(lián)芳烴硅中心手性-軸手性的傳遞，獲得了一系列結(jié)構(gòu)新穎、官能團(tuán)豐富的手性硅烷化合物。該成果以論文形式發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（圖5）上?；瘜W(xué)系2019級(jí)博士生郭永紅和博士后劉萌萌為論文的第一作者。
圖5. 硅中心手性到軸手性的傳遞
從簡(jiǎn)單的二氫硅烷、硅醇和醇出發(fā)，利用分子間不對(duì)稱脫氫Si?O偶聯(lián)反應(yīng)，高效、高對(duì)映選擇性實(shí)現(xiàn)了硅中心手性硅氧烷以及硅醚的構(gòu)建，獲得了一系列結(jié)構(gòu)新穎的含有多種官能團(tuán)的三取代硅中心手性硅氧烷和硅醚（圖6）。其中硅中心手性硅氧烷的催化不對(duì)稱構(gòu)建是首次報(bào)道。這類(lèi)手性硅氧化物展現(xiàn)出很好的圓偏振發(fā)光信號(hào)，相信其在合成化學(xué)以及手性光電材料領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。該成果以論文形式發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上?；瘜W(xué)系2019級(jí)博士生朱潔峰和博士后陳書(shū)友為論文的第一作者。
圖6. 硅中心手性硅氧烷和硅醚的構(gòu)建
利用電化學(xué)的方式從氫硅烷出發(fā)生成硅{attr}3109{/attr}，首次實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)促進(jìn)的烯烴的硅-氧雙官能化反應(yīng)，構(gòu)建了一系列包括β-硅基-氰醇衍生物在內(nèi)的多官能化的含硅分子，以更加綠色和可持續(xù)的方式為合成有價(jià)值的有機(jī)硅化合物提供了新的視角。該成果以論文形式發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（圖7）上?；瘜W(xué)系高級(jí)研究學(xué)者柯杰和博士后劉文壇為論文的第一作者。
圖7. 烯烴電化學(xué)硅-氧雙官能化反應(yīng)
以上論文化學(xué)系副教授何川均為唯一通訊作者，南科大均為唯一通訊單位。以上研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、深圳市科創(chuàng)委、深圳市諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、廣東省催化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南方科技大學(xué)分析測(cè)試中心、科學(xué)與工程計(jì)算中心的大力支持。特別感謝南科大化學(xué)系教授何鳳，副教授余沛源、陸為，研究副教授殷勤、常曉勇、鄒超，訪問(wèn)學(xué)者李英姿、博士后趙廷興的幫助。
