基于偕二硼试剂的删氮偶联实现三键中的原子快速切换合成炔烃
作者：石油醚
本期热点研究，我们邀请到了本文第一作者来自中国科学院兰州化学物理研究所的博士生徐良轩为我们分享。
2024年9月5日，Chem在线发表了来自中国科学院兰州化物所刘超（现任职于南京大学）团队题为「Atom Swap in Triple Bonds via Nitrogen Deletion Coupling with gem-Diborylalkanes」的研究论文。该文中，他们利用偕二硼试剂对氰基的删氮偶联实现三键中的原子快速切换合成炔烃。该反应体系十分简单，在短时间内包括芳香族和脂肪族在内的腈类可以快速转化为各种内炔和端炔，使得氰基可以等价成炔基标记在功能团转化中。同时也合成了一系列具有挑战性的炔烃。核磁共振分析和单晶结构分析表明，腈与锂化偕二硼反应产生了一种结构新颖的α-硼基锂烯酰胺。
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“Atom Swap in Triple Bonds via Nitrogen Deletion Coupling with gem-Diborylalkanes.
Xu, L.; Chen, D.; Zhang, P.*; Xia, C.*; Liu, C.*
Chem 2024, doi: 10.1016/j.chempr.2024.08.001.”
提问
&
回答
Answers
Q1.
请对“Atom Swap in Triple Bonds via Nitrogen Deletion Coupling with gem-Diborylalkanes”作一个简单介绍。
基于对羧酸酯与偕二硼反应生成炔烃工作的思考（Nat. Synth., 2023, 2, 413-425.），我们设想是否可以利用偕二硼化合物将腈转化成炔烃，问题的关键是C-N键的键能相对较高，不易断裂。幸运的是，经过不断的尝试，我们找到了合适的“删氮试剂”，成功地将三键中的氮原子交换成碳原子。该反应体系十分简单，以腈作为底物，偕二硼化合物作为亲核试剂，首先经历亲核加成步骤生成α-硼基锂烯酰胺中间体，随后加入TBN（亚硝酸叔丁酯）形成叠氮盐并伴随着氮气的离去，最终生成炔烃。在短时间内，包括芳香族和脂肪族在内的腈类可以快速转化为各种内炔和端炔，使得氰基可以等价成炔基标记在功能团转化中。同时也合成了一系列具有挑战性的大位阻炔烃。这一策略的成功实现为分子中官能团的快速转化带来了很大的便利，同时也具有一定的应用前景。
Q2.
有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢？又是怎样克服的呢？
本次研究比较难解决的是“删氮试剂”的选择，起初我们尝试了羧酸酯与偕二硼反应生成炔烃工作中使用到的N-苯基双(三氟甲烷磺酰)亚胺类试剂，但是反应效果很差。其次，尝试合成Mark D. Levin教授开发的“删氮试剂”（Nature, 2021, 593: 223-227），但是也仅仅只得到trace产物，以及添加各种可能的添加剂，反应效果均未提高。最终经过不断尝试，找到了适合该体系的试剂。
Q3.
本次研究主体，有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢？
本次研究中，反应尝试出来之后，接下来的工作就非常迅速了，遇到的问题相对简单，容易处理。
Q4.
将来想继续研究化学的哪个方向呢？
首选的当然还是硼化学相关的领域。硼是一个很好的合成子，利用硼可以实现很多分子的合成；其次可能会偏向同位素这一块，同位素的应用在国内外逐渐兴起，在这方面做基础研究也可以很好地支持国家的需求。
Q5.
最后，有什么想对各位读者说的吗？
其实在读研的这几年中，体会到很多，科研道路并不是一帆风顺，光明的前景下总会遇到些许挫折，只有沉下心来认真分析和研究，事情总会朝着好的方向发展。
作者教育背景简介
教育背景
2020.09-至今 中国科学院兰州化物所，博士（刘超研究员）
2017.09-2020.06 浙江工业大学，硕士（罗书平研究员）
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