可见光氧化还原催化的C-Si键构建方法研究

Organosilicon functional molecules are playing an increasingly important role in materials and biomedicine. The construction of carbon-silicon (C-Si) bonds is the core scientific problem in the design and synthesis of organosilicon functional molecules. Traditional methods of constructing C-Si bonds have many limitations. Building C-Si bonds via silicon radical strategy is expected to overcome the shortcomings of current methods. In this project, new method to construct C-Si bond is to be developed using visible light photoredox catalysis in the background of syntheses of organosilicon functional molecules. This method is expected to overcome the shortcomings of known methods and to provide a highly efficient, green, scalable and new way to synthesize organosilicon functional molecules. The research includes the study of combination of visible light photoredox catalysis and HAT process for different substrates, to construct C-Si bonds intramolecularly (synthesis of 9-silafluorenes), intermolecularly (synthesis of silicon-containing coumarin derivatives) and in general substrates (synthesis of silicon-substituted aromatic and heteroaromatic compounds). The combination of visible light photoredox catalysis and silicon radical strategy is expected to develop a highly efficient, green and new method of construction C-Si bond.

有机硅功能分子在材料和生物医学领域扮演着越来越重要的角色，碳硅（C-Si）键的构建是有机硅功能分子设计与合成的核心科学问题，构建C-Si键的传统方法有诸多局限性，通过硅自由基策略构建C-Si键有望克服当前方法的缺陷。本项目以有机硅功能分子合成为背景，采用可见光氧化还原催化的思路来发展构建C-Si键新方法。这一方法有望克服已知方法的诸多缺陷，为有机硅功能分子合成提供一条高效、绿色、可放大的新途径。本项目的研究内容包括，针对不同底物，利用可见光氧化还原催化与HAT过程结合，实现从分子内（合成9‑silafluorenes）到分子间（合成3号位含硅类的香豆素衍生物），再到一般的底物中（合成硅基取代芳烃和杂环芳烃）C-Si键的构建。可见光氧化还原催化与硅自由基策略的结合有望发展高效、绿色的C-Si键构建新方法。

有机硅化合物具有独特的化学和物理特性，使其在有机合成、材料科学和药物化学中发挥着重要作用。 该项目研究了基于通过光氧化还原催化产生烷基自由基的C-Si键的构建的新方法。 目标是开发一系列温和、高效、可持续和绿色的方法，以克服现有方法中存在的局限性，比如较高的反应温度和使用过量的氧化剂。 在这个基金项目的支持下，发展了分子内和分子间的光氧化还原催化下的 C-Si 键构建方法。 同时，还发展了基于 C-H 活化策略的 C-Si 形成方法。 这些方法为合成芳香族或烷基有机硅化合物提供了更多途径。另外，还发展了一些基于可见光催化和镍催化的烷基锆偶联反应新方法。