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化学谓之有用之学
杂芳炔是合成多取代杂芳环的重要前体，在天然产物合成中有较广泛应用。本文旨在介绍预测亲核试剂与杂芳炔反应区域选择性的“扭转角”模型和吲哚炔和吡啶炔在合成中的应用。本文撰写内容参考加州大学洛杉矶分校Neil K. Garg教授在JOC上发表的Synopsis文章。
自1953年Roberts等人证明苯炔中存在一个碳碳叁键以来，苯炔类化合物作为一种有潜力的合成中间体被广泛应用于多取代芳烃的合成当中。
有两个问题限制了芳炔的应用：①芳炔前体的合成；②非对称芳炔区域选择性的调控。Kobayashi等人发展的TMS/OTf类型的苯炔前体是苯炔化学的重要突破，其中甲氧基取代的苯炔通过诱导效应能实现较好的区域选择性。
本文重点介绍一种预测芳炔区域选择性的“扭转角”模型，UCLA的Neil K. Garg教授及其合作者在该领域做出了开创性的成果。由于芳炔环内存在碳碳叁键，故具有较大的张力导致其碳原子杂化成分发生改变。根据物理有机化学的基本原理，杂化方式（s轨道和p轨道成分）与键角有关联，而s轨道和p轨道的比例会造成两个碳原子的电荷分布差异。简单的说就是，通过DFT计算键角来判断芳炔内叁键的电荷分布，进而判断区域选择性。如下图所示：甲氧基苯炔左侧键角远大于右侧键角，则参与形成叁键的两个碳原子，C1具有更多的p轨道成分，电子云密度低具有正电荷特征，更容易被亲核试剂进攻。
在吡啶炔上引入溴原子或胺磺酸酯基可以增强其选择性，而溴原子或胺磺酸酯基可以后期脱去。
总结：本文主要介绍关于芳炔区域选择性的“扭转角”模型，其背后的物理有机化学基础知识值得注意。芳炔前体可以一步反应形成多根化学键芳炔化学，其在天然产物全合成和材料分子合成中有较好的应用。
参考文献：10.1021/jo402723e
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