期刊名： Nature Chemistry
DOI: 10.1038/s41557-024-01649-z
二吡咯亚甲基硼（BODIPYs）是最有效的荧光团之一，而具有对映体富集形式的硼中心的 BODIPY 衍生物却非常稀少。从结构上看，原始的非手性 BODIPY 核心由两个吡咯单元组装而成，并与一个 BF2 基团络合，这就提供了一个双对称轴和两个镜面。因此，打破镜像对称性是产生硼立体中心的关键策略，在合成上极具挑战性。
作者从组装前手性 BODIPY 核心开始了模块化合成的研究。二吡咯烷是 BODIPY 核心的关键前体，可以从市售的苯甲醛和吡咯中高效合成。在水溶剂中，通过盐酸催化的缩合过程，在室温下，沉淀的苯基二吡咯甲烷可以直接从反应混合物中分离出来。在改进了之前的方法后，用NCS和DDQ处理苯基二吡咯甲烷，然后用有机三氟硼酸钾盐进行亲电硼化，以可扩展的方式有效地组装出了所需的具有两个 α C-Cl 键的前手性 BODIPY 核心 1a。有了前手性 1a，接下来作者研究了关键的非对称Suzuki交叉耦合反应，通过对映体控制在 BODIPY 核心上引入一个芳香基团来打破其镜像对称性。作者以 Pd(dba)2为催化剂前体，研究了几种手性单齿膦配体与对甲苯硼酸 2a 的反应。L6配体为最佳条件，3a 的产率为98%，ee值为 99%.
作者接下来对反应机理进行研究。作者首先对化学反应进行了 31P 核磁共振研究，以确定这一过程中可能存在的活性催化物种。还研究了产物对映体选择性与配体 R-L6 对映体纯度之间的非线性效应，表明真正的催化物种可能不是单核Pd(II)-L6。反应机理为常规的Suzuki偶联机理。DFT理论计算表明，氧化加成步骤是整个过程中生成硼立体中心的对映体决定步骤。
为了证明模块化对映选择性合成方法的多功能性，作者研究了多取代硼立体 BODIPY 的反应范围，如下图所示。
接着，对模版底物 1a 进行克级反应，得到了所需产物 3a，并进行进一步转化，如下图所示。
之后作者系统地研究了新合成的手性染料的光物理特性。列出了每种BODIPY 的吸收最大值、发射最大值和荧光量子产率等光物理数据。这些BODIPY 大多显示黄色至亮红色荧光。作者通过圆二色性（CD）光谱研究了部分实例的光电性质。这些特征丰富了BODIPY 染料的多样性，使其在材料、药物和生物化学领域具有作为手性发光体的潜力。
为了探索所获得的手性 BODIPY 在手性荧光传感中的能力，作者将具有活性 α C-Cl 键的BODIPY 3a 用作识别 l/d 半胱氨酸衍生物的潜在手性荧光传感器。3a 与半胱氨酸甲酯 5 的反应可由硫醇-氯亲核取代引发，随后伯胺发生分子内位移，形成 6。当 R-3a用 D-5处理时，观察到发射最大值（λ = 591 nm）发生红移，荧光强度大幅增加，而 L-5 只导致荧光相对较小的增强。核磁共振动力学研究表明，R-3a 与 D-5 的反应比与 L-5的反应要快，这可能是观察到的荧光强度差异的主要原因。
