清华大学何伟教授：利用非金属催化剂、可见光和空气将硅烷氧化为硅醇

中国科学化学

可见光催化氧化反应因利用存量丰富、无毒无污染的光作为反应源，且操作简便，为可持续发展化学提供了一种比较理想的方式，且近年来发展迅速。硅醇在有机合成中具有不可或缺的作用。在药物化学领域，Si-OH部分可以有效地与药物靶点相结合。硅醇的合成方法有很多种，比如氯硅烷的水解和亲核取代，以及直接氧化硅烷得到硅醇，后者因其原子经济性高而被广泛研究。前几年，研究主要集中在用等量的催化剂进行氧化，最近几年主要集中在利用水和空气等绿色氧化剂。

最近，清华大学何伟教授课题组在非金属光催化氧化合成硅醇的方面取了新的进展。他们利用有机小分子染料Rose Bengal作为光催化剂，空气中的氧气作为氧化剂，发展了一种新颖的硅烷氧化合成硅醇的方法（图1）。该反应绿色无污染、催化剂便宜、底物适用性广且产率高（>95%）。

图1 本文中报道的硅醇的合成方法。

另外，作者通过单线态氧气的捕获和淬灭、荧光淬灭和荧光量子效率测定等实验，对反应机理进行了研究和推测（图2），为有机染料作为光催化剂的反应提供了一种新思路。

图2 推测的反应机理。

相关成果以Metal-free visible-light-mediated aerobic oxidation of silanes to silanols为题在线发表于ScienceChina Chemistry (doi:10.1007/s11426-018-9289-9)。点击左下角“阅读原文”可免费下载全文。

通讯作者简介

何伟清华大学药学院教授，博士生导师。1993~2001年就读于中国科学技术大学化学系。2007年于University of Rochester获得博士学位。2007~2010年先后就职于美国 Makoto Life Science和 Lexicon Pharmaceuticals。2011年加入清华大学，2016年获得国家杰出青年基金资助，2017年晋升为清华大学长聘教授。研究方向主要包括：（1）金属纳米有机催化。根据精细化学品和药物合成的需求，立足于金属纳米材料的可控合成，以及通过调控催化剂活性实现高效高选择性的有机反应, 包括含硅化合物的合成化学和化学生物学研究。（2）基于片段的药物发现。结合片段筛选和基于结构的药物设计，寻找新型的特异性靶向性、可药性低的蛋白靶点的功能有机小分子，并展开化学生物学及早期药物潜力研究。