过渡金属催化的X-H（X = N，O，Si，B等）键插入反应是合成具有C-X键手性分子的最有效方法之一。近年来，Si-H、B-H、N-H和O-H插入反应研究方面已取得显著进展。然而，与之形成鲜明对比的是，Ge-H键插入反应构建手性有机锗化合物的研究进展缓慢。尽管有机锗化合物在偶联反应、生物活性分子开发、光电功能材料等领域中具有广泛应用前景，但由于Ge-H键键长较长和还原能力较强等特性，使得开发高效不对称Ge-H插入反应仍面临着巨大挑战。更重要的是，由于硅和锗两种元素之间存在显著差异，采用单一催化体系实现对Si−H和Ge−H键的对映选择性金属卡宾插入反应仍面临挑战。
中国科学院上海有机化学研究所王鹏课题组基于“大咬合角”催化剂设计理念，提出使用硅螺环骨架开发新型手性配体和催化剂。前期研究已经表明，含硅螺环骨架具有大的张角和柔性的手性空腔，可应用于多类不对称催化反应中。基于之前发展的手性SPSiOL骨架，科研人员设计并合成了一类新型的C2对称双噁唑啉配体（SPSiBox），这些配体具有灵活且可调节的手性口袋，能够适应不同的底物结构。通过使用α-三氟甲基重氮化合物作为卡宾前体，利用新发展的SPSiBox配体，研究实现了对映选择性的Ge-H和Si-H键插入反应，发展了高效构建手性α-三氟甲基有机锗和有机硅化合物的通用方法。
研究利用铜催化剂和新型SPSiBox配体实现了高效、高对映选择性的有机锗和有机硅化合物合成。该方法条件温和、催化剂载量低，具有广泛的底物适用性，为合成含锗的多功能分子提供了新途径，并为理解铜催化卡宾Ge−H插入反应的机理提供了理论支持。
相关研究成果以Cu-Catalyzed Enantioselective Carbene Insertion into Ge–H and Si–H Bonds Enabled by SPSiBox with a Tunable Chiral Pocket为题，发表在《美国化学会志》（JACS）上。研究工作得到科技部、中国科学院和上海市科委等的支持。
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研究在硅螺环骨架双噁唑啉配体发展和应用方面取得进展
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