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    我國學者在無金屬導向碳氫活化領域取得突破

    日期 2019-10-29   來源:化學科學部   作者:康強 付雪峰 陳擁軍  【 】   【打印】   【關閉

    圖. 無金屬導向碳氫活化策略

      在國家自然科學基金項目(批準號:21672097)的資助下,南京大學史壯志研究團隊在碳氫活化領域取得重要進展,該團隊發現了一類無金屬體系能模仿金屬催化實現導向碳氫活化(如圖)。研究成果以“Metal-free Directed sp2-C-H Borylation”(無金屬導向碳氫硼化)為題,2019年9月30日在線發表在Nature(《自然》)上。論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1640-2。

      化學鍵的高效切斷和構建是合成化學的核心研究內容。碳氫鍵作為有機分子中最基本、最普遍的化學鍵,通過切斷碳氫鍵構建碳碳和碳雜鍵是最簡潔、高效的合成方式之一。由于一個復雜的有機分子中通常包含不同類型的碳氫鍵,并且碳氫鍵的鍵能較大,如何實現精準的碳氫活化是該領域的研究難點。目前主要策略是利用過渡金屬催化劑與分子中導向基配位來實現。成本較高、體系復雜、重金屬殘留問題已成為限制該領域發展的瓶頸。硼作為一種非金屬元素,具有Lewis酸性,可與具有Lewis堿性的導向基配位,進一步和苯環發生親核硼化來構建碳硼鍵,實現一類無金屬參與的精準碳氫硼化反應。在美國加利福尼亞大學洛杉磯分校(UCLA)Houk教授協助下,結合理論計算和實驗輔助,發現了三溴化硼既是反應原料又是催化劑的雙重角色。吲哚結構廣泛存在于天然產物、生物活性分子及藥物分子中,其官能團化反應主要發生在活性較高的C2,C3位,如何實現吲哚苯環區域C4-7位的精準碳氫官能團化是一個極具挑戰的課題。該無金屬策略具有普適性,不但可以實現吲哚苯環區域C4和C7號位精準硼化,還可以適用于其它芳雜環鄰位的碳氫鍵官能團化。該發現為碳硼鍵的構建、天然產物及藥物分子的合成提供了新的手段,同時避免了藥物合成中重金屬殘留等問題。




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