硅杂环化合物凭借独特的理化性质，在材料科学和药物研发领域占据重要地位。硅原子取代碳环中的四取代碳原子已被证实能有效提升药物分子的代谢稳定性与脂溶性，同时降低生物毒性。然而，传统合成方法存在官能团耐受性差、立体选择性不足等问题，难以高效制备结构复杂的官能化硅环化合物。因此，开发温和、简便且普适性强的合成策略一直是有机硅领域的研究重点。

近年来，金沙娱乐城-官方娱乐平台导航与热门游戏推荐平台 有机硅化学及材料技术教育部重点实验室徐利文课题组一直致力于发展高效的催化合成策略，用于制备官能化硅杂环化合物（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 790 – 797; ACS Catal. 2022, 12, 4571−4580; Org. Chem. Front. 2022, 9, 5272–5280; Synthesis, 2023, 55, 1577-1585; J. Catal. 2024, 433, 115460; J. Catal. 2024, 440, 115788; Org. Chem. Front. 2025, 12, 793–799; ACS Catal. 2025, 15, 10808−10817; Org. Lett. 2025, 27, 8052–8058; Sci. China, Chem. 2025, 68, 2513-2523.）和含硅手性中心硅杂环化合物（iScience, 2020, 23, 101268; Org. Chem. Front. 2021, 8, 6577–6584; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202214147; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202317973; J. Catal. 2025, 446, 116089; ACS Catal. 2025, 15, 20594−20604; Asian J. Org. Chem. 2025, 14, e202500169; CCS Chem. 2026, 8, 925–936.）。近日，徐利文研究团队徐征教授和叶飞副教授分别在《Journal of Catalysis》和《Organic Letters》上报道了铜催化硼化环化反应制备4-硅环己烯基硼酸酯和硼甲基硅杂环丁烷的合成，为新型官能化硅杂环的制备提供了新的途径。

研究成果一：铜催化硼化环化反应制备4-硅环己烯基硼酸酯的研究

六元硅杂环结构在材料科学与药物研发领域具有重要应用价值。近年来，科研工作者在官能化硅杂六元环化合物的新型合成策略方面进行了持续探索，发展了一系列分子间扩环反应和关环反应的代表性成果。这两类方法能够实现官能化硅环己烯或硅环己烷等六元硅杂环的有效构建，但在官能团多样性拓展方面存在明显短板，只能是反应活性较低的酯基、氨基和烯基等官能团。铜催化联烯与联硼试剂的硼化烷基化反应是制备烯基硼酸酯的高效路径，已被多个课题组验证。该反应通过联烯插入一价铜-硼中间体生成烯基铜活性物种，再与亲电试剂偶联，得到线性或支链型烯基硼酸酯衍生物。尽管该反应已取得显著进展，将其拓展至分子内烷基化以合成环状烯基硼酸酯仍面临挑战。基于对硅杂环官能化及硼官能化有机硅烷的长期研究，研究团队提出设想：以四取代硅桥连联烯基烷基溴为底物，借助分子内硼烷基化环化反应，结合配体与硅连接链的空间位阻及电子效应，精准调控烯丙基铜中间体的环化过程，为高效构建官能化六元硅杂环化合物提供新思路。

图1-1. 六元硅杂环的重要性和合成策略 （来源：J. Catal.）

研究团队以硅桥连联烯基溴1a和联硼酸频那醇酯2a为模型底物，开展了系统的反应条件筛选。实验发现，以 CuI 为铜源、CyJohnPhos 为配体、1,4-二氧六环为溶剂，在70 ℃下反应16小时，能以77%的收率和92:8的区域选择性得到目标产物3a。进一步升高温度至70℃，产物区域选择性可提升至 99:1，充分证明了该催化体系的调控潜力。

表1-1 反应条件优化 （来源：J. Catal.）

该反应具有良好的兼容性，带有甲基、乙基、叔丁基、甲氧基等取代基的二芳基硅烷底物以及单芳基单烷（氧）基取代的硅桥联联烯基溴均能顺利转化为相应的4-硅杂环己烯基硼酸酯，收率介于47%~61%。空间位阻较小的取代基会降低反应的区域选择性。此外，Bdmpd、Bpia等不同硼酸酯基团也可引入六元硅杂环，进一步拓展了产物的结构多样性。尝试合成七元硅环时，反应意外生成了乙烯基硼酸酯官能化的硅环戊烷，猜测这是由于链增长后硅基效应受到限制所致。

图1-2 铜催化硼化环化反应合成4-硅杂环己烯基硼酸酯的底物普适性研究

（来源：J. Catal.）

为验证方法的实用性，首先，团队完成了目标产物3a和3p的克级规模合成。其次，利用产物中的烯基硼酸酯基团的丰富衍生化潜力，经氧化反应合成了4-硅环己酮；经氯化、溴化、碘化反应制备了相应的卤代硅环己烯；通过脱硼反应能获得了烯烃产物；通过Suzuki-Miyaura 偶联反应将其与碘苯、烯基溴和雌酮衍生物构建结构复杂的硅环化合物。这些转化反应充分展示了硼酸酯官能化硅杂环在有机合成反应中的应用潜力。

图1-3 4-硅杂环己烯基硼酸酯的规模合成及应用研究 （来源：J. Catal.）

密度泛函理论计算揭示了反应的区域选择性机制。硅原子与铜中心之间的σ超共轭效应，能够降低环化步骤的能垒，促使反应倾向于生成六元环产物。反应的决速步为环化中间体的还原消除过程，能垒较高，这一结论为后续类似反应的设计和开发提供了理论依据。

图1-4 关键中间体的DFT计算结果 （来源：J. Catal.）

综上，该研究开发的铜催化硼化环化反应，以廉价易得的催化剂和配体为催化体系，在温和条件下实现了官能化六元硅环化合物的高效、高选择性合成。该方法不仅丰富了硅环化合物的合成策略，更为其在材料和医药领域的应用奠定了坚实基础。相关成果近期以“Cu-catalyzed regioselective borylative cyclization of silicon-bridged allenyl bromides: toward 4-silacyclohexenyl boronates”为题在线发表于Journal of Catalysis（DOI: 10.1016/j.jcat.2026.116727）。叶飞副教授为第一作者，2022级硕士研究生王小芳和2023级硕士研究生温安玖为共同第一作者，叶飞、徐征和徐利文为通讯作者。全文作者：Fei Ye, *‡ Xiao-Fang Wang, ‡ An-Jiu Wen, ‡ Chen-Li Jin, Wen-Hao Shi, Jian Cao, Zheng Xu, * and Li-Wen Xu. *。

研究成果二：铜催化硼化环化反应制备硼甲基官能化硅环丁烷的研究

硅杂环丁烷（SCBs）作为有机硅化学领域的重要合成子，凭借其独特的环张力与可调路易斯酸性，在构建复杂有机硅骨架中占据关键地位。然而，传统合成方法依赖对水敏感的格氏试剂或锂试剂，且难以实现β位精准官能化，极大限制了其结构多样性与应用范围。近日，该徐利文/徐征/叶飞研究团队开发出一种新颖的铜催化硼化环化策略，为β-硼甲基取代硅杂环丁烷的高效合成提供了全新方案。

图2-1 硅杂环丁烷的重要性和合成策略 （来源：Org. Lett.）

该团队以氯甲基烯丙基硅烷1a与联硼酸频哪醇酯2a为模型底物，开展了系统的反应条件筛选。研究发现，以 CuCl 为催化剂、XantPhos 为配体、KOtBu 为碱，在乙醚溶剂中50 ℃反应12小时，能以62% 的分离产率和95:5的区域选择性得到四元环产物3a。催化剂种类、配体电子效应及溶剂极性对反应结果影响显著，其中乙醚作为溶剂能有效抑制异构体五元环产物4a和开链产物5a的生成，保障优异的区域选择性。

图2-2 条件筛选 （来源：Org. Lett.）

反应的底物普适性发现，无论是带有给电子基团（甲基、甲氧基）还是吸电子基团（氟、三氟甲基）的二芳基取代烯丙基氯硅烷，均能顺利参与反应，产率介于36%至76%之间。值得注意的是，即使是具有较大空间位阻的双（2-甲氧基苯基）取代底物，也能成功构建四元硅杂环，展现出反应优异的兼容性。值得注意的是，大部分硼甲基官能化硅杂环丁烷衍生物均可实现克级规模制备。

图2-3 铜催化制备硼甲基官能化硅杂环丁烷的底物普适性研究

（来源：Org. Lett.）

硼甲基取代硅杂环丁烷的合成价值体现在硼基团的丰富转化潜力上。利用转金属化反应，在3,5 - 双（三氟甲基）苯基锂及NBS作用下，其可转化为溴甲基取代产物6；经 Zweifel 烯化反应，能以近乎定量产率（99%）得到烯丙基官能化硅杂环丁烷7；在钯催化剂作用下，可与炔烃发生[4+2]环加成反应，构建多官能化硅环己烯衍生物10和11。这些转化充分彰显了该方法在复杂有机硅分子合成中的应用前景。

图2-4 硼甲基官能化硅杂环丁烷的应用研究

（来源：Org. Lett.）

综上，该研究开发的铜催化硼化环化策略，实现了β-官能化硅杂环丁烷的一步高效构建，突破了传统方法依赖预环化底物的局限。该反应条件温和、底物适用范围广、区域选择性优异，且硼基团可作为灵活的合成手柄，进一步转化为多种官能团，为更多新颖的硅杂环衍生物的合成提供了新途径。相关研究成果以“Regio- and chemoselective access to borylmethyl-substituted silacyclobutanes via copper-catalyzed borylative cyclization”为题在线发表于Organic Letters（DOI: 10.1021/acs.orglett.5c02782）。2021级硕士研究生刘继荣为第一作者，2023级硕士研究生金宸吏为共同第一作者，叶飞副教授和徐利文教授为通讯作者。全文作者：Ji-Rong Liu,‡ Chen-Li Jin,‡ An-Jiu Wen, Chen-Jie Lu, Xiao-Fang Wang, Zhao-Yi Yu, Zheng Xu, Fei Ye,* Li-Wen Xu*。