（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

含氧官能團（如醇、醛、酮和酯等），廣泛存在于各類天然產物、藥物分子及原料化學品中。鑒于其廣泛存在性，開發對這些基團進行選擇性官能團化的方法已成為合成化學的重要目標。由于C-O鍵和C=O鍵固有的高強度，在實現目標脫氧轉化前通常需要預先活化這些基團（Figure 1a）。同時，由于醇類、酮類與酯類性質的顯著差異，其脫氧轉化的傳方法統依賴于不同的活化策略，而適用于所有氧化態的普適性方法迄今尚未實現。前期，化學家們開發了脫氧官能團化反應，例如醇類化合物的Barton-McCombie-型脫氧官能團化反應、羰基化合物的Wolff–Kishner-型脫氧官能團化反應與酯類化合物的Kulinkovich-型脫氧官能團化反應（Figure 1a）。近年來，鑒于有機硅烷作為實驗室穩定的交叉偶聯試劑，有機硅化學的發展受到特別關注。除采用有機硅烷進行的經典的Hiyama-Denmark偶聯和Hosomi-Sakurai烯丙基化等反應外，多種電化學介導及堿介導策略已形成互補。有機硅烷（尤其芐基與烯丙基變體）在交叉偶聯之外的多種C-C鍵構建反應中，常可作為掩蔽碳親核試劑使用。盡管其應用廣泛，傳統有機硅烷合成方法通常需使用強反應性的有機鋰或有機鎂試劑。因此，利用易得前體在溫和條件下制備有機硅烷，將顯著提升有機硅試劑的可及性。為此，醇類衍生物的脫氧硅基化策略備受關注。盡管Martin、Oestreich、Shishido等研究者已取得諸多進展，但現有方法仍需使用昂貴或難獲取的硅基親核試劑或貴金屬催化劑（Figure 1b）。2023年，林松團隊（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 16966.）利用頻哪醇硼烷（HBpin）作為原位活化試劑和親電試劑，實現醇類、醛類和酮類化合物的電化學脫氧硼基化反應（Figure 1c）。雖然使用單一試劑同時作為底物活化劑和官能團源具有便捷性，但該方法將反應產物類型限定為烷基硼酸酯類化合物。此外，對照實驗表明，該硼酸酯中間體本身可作為親電試劑，使反應路徑復雜化，導致難以通過額外引入親電試劑引入其他的官能團。為了解決上述缺陷，林松團隊致力于開發一種新型活化策略，使其與后續碳負離子捕獲步驟相互獨立。近日，林松團隊開發了一種通用的活化策略，該策略采用氫硅烷作為活化試劑，使醇類、羰基化合物及酯類能夠轉化為常見的硅醚中間體（D）。通過對原位生成的硅醚進行電化學還原，可實現C-O鍵的斷裂并生成碳負離子（F），其可與多種親電試劑反應，從而高效構建C-Si、C-B、C-Ge及C-Sn鍵（Figure 1d）。歡迎下載化學加APP到手機桌面，合成化學產業資源聚合服務平臺。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

其次，作者以硅基醚衍生物1作為模型底物，進行了相關反應條件的篩選（Figure 2a）。當以Me₃SiCl（3.2 equiv）作為親電試劑，C(-)/Mg(+)作為電極，i為10 mA，j為2.75 mA/cm^2，Q為2.5 F/mol，ⁿBu₄NClO₄（2.0 equiv）作為電解質，THF/TPPA（比例為3:1）作為混合溶劑，在22 ^oC反應，可以88%的收率得到芐基硅烷產物2。同時，作者發現，在相同的反應條件下，不同取代的硅基醚反應差異性較大（Figure 2b）。其中，在硅原子上引入吸電子烷氧基可通過降低C-O鍵活化所需的還原電勢，從而實現更高選擇性。當引入單個烷氧基時，可使收率從49%顯著提升至69%。當硅中心被第二個或第三個烷氧基取代時，反應收率進一步提升至72%。此外，通過建模模擬芐位C-O鍵單電子誘導斷裂過程的還原電勢，對此趨勢開展了計算化學研究（Figure 2c）。計算結果表明，三烷基硅醚（Si-I）僅在深度還原條件下發生還原，但烷基被烷氧基取代后，還原電勢顯著提高（如Si-II、Si-III和Si-IV）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

為了進一步提高操作的簡易性，作者開發了一種一鍋法策略（Figure 3a）。以芐醇衍生物5與二甲基甲氧基硅烷（DMMS，1.2 equiv）為底物，在催化量叔丁醇鉀（KO^tBu）存在下，可在四氫呋喃溶劑中迅速反應，生成硅醚產物6。其中，催化量堿的加入是必不可少的，而在活化階段加入電解質并沒有阻礙反應性。值得注意的是，通過延長反應時間和/或增加硅烷當量，該條件同樣適用于羰基化合物（7）和酯類化合物（8）的氫硅加成反應（Figure 3b）。然而，對于羧酸（9）以及酸酐（11），均未能進行反應（Figure 3c）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在獲得上述最佳反應條件后，作者對醇的底物范圍進行了擴展（Scheme 1）。首先，一系列一級、二級與三級醇衍生物，均可順利進行反應，獲得相應的產物2、4和13-25，收率為45-87%。然而，4-氯芐醇如12，未能有效的進行反應。其次，對于烯丙基醇衍生物，可進行轉位官能團化反應，獲得相應的產物26-29，收率為36-61%。同時，通過延長電解時間并增加氫硅烷用量，二醇可通過雙重脫氧官能團化反應高效轉化為雙硅烷或環硅烷化合物30-32，收率為54-93%。此外，醇類化合物可轉化為氫硅烷（33，收率為63%）和二硅烷（34，收率為79%），這些產物可進一步加工利用于材料化學領域。通過上述的策略，還可高效制備有機鍺（35，收率為43%）和有機錫烷（36，收率為52%）化合物。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

緊接著，作者對酮的底物范圍進行了擴展（Scheme 2）。首先，一系列脂肪族和芳香族雜環取代的羰基化合物，均可順利進行反應，獲得相應的產物2、14和37-50，收率為43-79%。其次，β-紫羅蘭酮被轉化為相應的烯丙基硅烷產物51，在位阻較小的位點表現出高度的區域選擇性（區域異構體比例17:1）。此外，與醇類化合物類似，羰基化合物可與多種親電試劑發生官能團化反應，獲得相應的芐基三乙基硅烷（52）、氫硅烷（53-54）及有機硼烷（55），收率為61-97%。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

隨后，作者對酯類化合物的范圍進行了擴展（Scheme 3）。當以苯甲酸酯為底物，合成了相應的含有醚基取代基及雜環基團的芐位硅烷產物2、20和41，收率為84-88%。同時，除甲酯衍生物外，乙酯衍生物也能高效轉化為硅烷產物56，收率為77%。并且，抗抑郁藥維拉佐酮的合成中間體，也可轉化為硅烷產物57，由于溶解性受限導致產率偏低（收率為29%）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者對反應的實用性進行了研究（Scheme 4）。首先，以酮衍生物58為底物，經活化及后續電化學硅烷化反應制得芐基硅烷中間體?59?，其經硅膠過濾純化后，在氟化銫存在下先后進行羧基化和甲基化反應，最終經單次柱層析分離，可以57%收率得到萘普生甲酯化合物60。其次，通過芐基硅烷?24?與氰基吡啶?61?進行偶聯反應，可以44%收率獲得Zatolmilast類似物62?（該藥物目前處于治療Fragile-X綜合征的三期臨床試驗階段）。此外，化合物40與醛衍生物63進行偶聯反應，成功制得天然產物Combretastatin的甲基化衍生物?64?，收率為51%。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

美國康奈爾大學林松團隊開發了一種兩步一鍋法策略，可實現醇類、羰基類及酯類化合物的脫氧官能團化反應。該研究為含氧化合物的脫氧官能化提供了一種高效、通用的電化學策略，解決了傳統方法條件苛刻、底物局限性的問題。通過硅烷活化與電還原的結合，實現了從廉價原料到高值硅烷試劑的綠色轉化，為復雜分子合成和交叉偶聯反應提供了新思路。