近日，化学与材料学院有机功能分子设计与转化研究团队在国际顶级期刊《Nature Communications》（影响因子17.694）发表了题为“Regioselective Ni-Catalyzed reductive alkylsilylation of acrylonitrile with unactivated alkyl bromides and chlorosilanes”的研究论文，首次提出了镍催化烷基溴、氯硅烷参与的丙烯腈还原性烷-硅化反应策略，不但为丰富有机硅化学分子库提供新方法，而且为研制具有自主知识产权的有机硅试剂提供坚实的研究基础。
有机硅化合物因其独特的性质和在众多领域广泛的应用，受到越来越多的关注。开发新的具有良好稳定性和普适性的合成策略，应用于有机硅合成化学，是具有挑战且迫切需要解决的课题。
该研究通过镍催化的烯烃双官能团化反应构建C-Si键，从简单的烷基溴和丙烯腈原料出发，以氯硅烷为硅源，实现了各种有机硅化合物的高效合成（图1）。该反应策略以碳基源和硅基源作为双亲电试剂构筑C-C和C-Si键，丰富了烯烃双官能化的方式。该研究合成了一系列具有高分子多样性的有机硅烷，为烷基硅衍生物的制备提供了更便捷的反应策略。反应不仅具有广泛的底物适用性，对羟基、硼酸酯、酰胺、醛基、杂环等官能团展现出良好的兼容性，同时在天然产物及药物分子修饰中表现出潜在的应用价值。
该研究底物适用范围非常广泛（图2），且能够对天然产物以及药物分子进行修饰：1）含有众多重要官能团的一级碳、二级碳和三级碳烷基溴代物都能够较好地参与反应，特别是顺利实现了紫苏醇、诺卜醇、雌酮、吲哚美辛、萘普生、尼氟灭酸、丙磺舒、非布索坦等分子的后官能化；2）各种烯基氯硅烷衍生物和烷基氯硅烷衍生物都可以耐受和兼容。
同时该研究成功进行了克级制备实验，为后期产业化生产提供了重要的理论依据，此外该研究成果可以进行多种衍生化实验，丰富了有机硅化学的合成方法（图3）。最后该研究提出了可能的反应机理，为后期研究进一步指明了方向。
该项研究由化学与材料学院张譞教授、孙锦伟博士、硕士研究生周永泽和科研助理顾瑞共同完成。研究工作得到国家海外高层次引才计划青年项目、国家自然科学基金项目、江苏特聘教授项目、江苏双创人才项目、江苏省自然科学基金项目和南京信息工程大学海外高层次人才启动项目资助。
图1 研究背景及新型硅基化反应
图2 反应具有良好的底物适用范围
图3 克级规模制备和合成应用
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“Regioselective Ni-Catalyzed reductive alkylsilylation of acrylonitrile with unactivated alkyl bromides and chlorosilanes”