热点研究

「Spotlight Research」可见光介导的双核金催化偕二氯烷烃的发散性去氯硼化反应

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南京大学的博士生嵇成龙为我们分享。

2024年5月2日,Nat. Commun. 在线发表了来自南京大学谢劲教授团队题为「Dinuclear gold-catalyzed divergent dechlorinative radical borylation of gem-dichloroalkanes」的研究论文。该文中,他们利用可见光介导的双核金催化策略,实现了偕二氯烷烃的发散性去氯硼化反应,合成了具有不同结构的烷基硼酸酯、a-氯代硼酸酯和偕二硼酸酯衍生物,扩展了偕二氯代烷烃在有机合成中的应用模式。

“Dinuclear gold-catalyzed divergent dechlorinative radical borylation of gem-dichloroalkanes Cheng-Long Ji, Hongliang Chen, Qi Gao, Jie Han, Weipeng Li, Jin Xie* Nat. Commun. 2023, 15, 3721.

Q1. 请对“Dinuclear gold-catalyzed divergent dechlorinative radical borylation of gem-dichloroalkanes一个简单介绍。

近年来,有机硼化合物因其独特的理化性能而被广泛应用于有机合成、药物发现、材料科学等领域。目前,合成烷基硼酸酯的方法主要包括过渡金属催化卤代烃的去卤硼化、不饱和C=C键的加氢硼化过程以及C−H键的氧化硼化等。然而,这些方法通常存在官能团耐受性、反应条件苛刻以及烯烃的区域选择性等问题。因此,开发一类简单、温和、高效的方法合成有机硼化合物一直是该领域的研究热点。在前期研究的基础上,我们实现了可见光诱导下双核金催化偕二氯代烷烃参与的发散性自由基去氯硼化反应,合成了具有不同结构的烷基硼酸酯、a-氯代硼酸酯和偕二硼酸酯衍生物。该方法也适用于复杂天然产物和药物分子的后期修饰,展现了双核金催化体系良好的官能团兼容性。机理研究表明,双核金催化剂和溶剂络合的B2cat2之间的弱配位作用在惰性C−Cl键活化以及后续去氯硼化过程中发挥着关键作用。

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

在进行本次研究过程中,最大的挑战是对化合物的分离提纯工作。由于一些脂肪化合物荧光特性较弱,所以开始时在分离提纯上花费了一些精力。但随着对反应的理解不断深入,经过尝试不同的提纯方法,包括显色剂的运用以及不同分离手段成功的解决了这个问题。做实验就是这样,要坚持,多动手,多总结,总能找到解决的办法。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

特别辛苦的问题是在于现有的反应机制的研究。由于反应的中间体极不稳定,我们花费了大量时间以及尝试了不同的方法来合成该中间体。最后,通过控制实验进一步验证我们的猜想。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

可能还是有机合成方法学,继续深入研究双核金属化学的独特催化机制以及探索其参与新型反应模式。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

能读到这个文章和推送的基本都是同行的老师和同学,简单分享一下做课题的心得体会:在科研的漫长征途中,困难和挫折如同险峻的山峰,时常横亘在我们前行的道路上。然而,面对这些挑战,我们必须学会冷静地审视问题,以客观的态度分析每一个细节,寻找突破的可能。

在此我要特别感谢谢劲老师在整个课题研究中提供的悉心指导。谢老师对于科研探索一丝不苟的态度和敢于拼搏的精神,都是值得我们终生学习的。他常常教导我们实验过程中本来就是充满困难与挑战的,但是办法总比困难多。只要多思考,多努力,最后都能迎刃而解。此外,我也要感恩求学路上遇见的每一个人,我的人生因你们的存在而更加精彩。

谢劲课题组简介

谢劲教授于2017年7月加入南京大学化学化工学院和配位化学国家重点实验室开展独立科研工作。研究方向为金属有机化学、自由基化学与战略有机新材料,通过分子构筑新概念和新策略的发展与创新,跨学科解决科学领域中存在的重大挑战。目前已在Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Nat. Chem., Nat. Catal., Nat. Synth., Chem, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun.等国际著名学术期刊发表论文80余篇,被引5500余次;申请专利20项,授权国际专利1项,中国专利12项。研究成果多次被Nat. Catal., Synform, Synfacts等亮点介绍,Angew. Chem.在“Author Profile”专栏进行了人物专访介绍。现受邀担任国际学术期刊Gold BulletinFrontiers in Chemistry的副主编; Science China ChemistryChinese Journal of ChemistryHeteroatom Chemistry、《合成化学》、《有机化学》和Chemical Synthesis等期刊(青年)编委。

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