2020年6月5日，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院齐湘兵课题组在化学顶级期刊 《J. Am. Chem. Soc.》杂志在线发表了题为“Chemoselective Cross-coupling of gem-Borazirconocene Alkanes with Aryl Halides” 的研究论文(https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c03821)。该研究主要涉及二级烷基锆试剂的广谱偶联。齐湘兵实验室与南京理工大学姜超实验室联合培养的博士生杨超是本文第一作者，南京理工大学联合培养博士生高亚东、2020级PTN学生白松霖对本工作有重要贡献。烷基锆硼试剂由于锆和硼具备不同反应活性并且具有制备简单、操作方便、官能团耐受性良好等特性被认为是极具潜力的有机合成单元。烷基锆硼试剂中碳锆键与碳硼键极性具有较大差异，这使得研究人员可以通过诸如亲核取代或亲核加成等各种反应，对该试剂进行选择性官能化。相比于此试剂在卤化，氘代，胺化，以及亲核加成反应中的广泛研究，该试剂在交叉偶联反应中的应用一直没有被突破。尽管我们课题组最近已经报道了一级烷基锆试剂的交叉偶联反应，但是迄今为止，二级烷基锆试剂由于缺乏稳定的π体系络合过渡金属并且容易发生β氢消除而导致难以实现偶联反应中的转金属化过程。此外，烷基锆配合物引起的显著的空间位阻进一步降低了烷基的亲核性。这些因素导致目前尚未开发出包括烷基锆硼试剂在内的二级烷基锆试剂的广谱交叉偶联反应。通过烯烃“链行走”实现远程惰性碳氢键和碳碳键官能团化的策略引起了广泛关注。然而，通过烯烃“链行走”选择性控制实现不同碳中心的远程官能团化是合成化学中的一个重大挑战。有机锆试剂在烷烃长链上行走（“链行走”）并活化远端化学键特性被发现已近半个世纪（1974年），然而如何控制烷基锆远端迁移的选择性和方向性一直没有被报道。有机锆试剂迁移过程的一个显著特点是，在热力学的控制下，内烯烃可以在氢锆化/β-H消除过程中发生快速的“链行走”得到位阻最小的端位一级烷基锆试剂。如何选择性地控制锆试剂“链行走”方向，譬如“逆迁移”生成高区域选择性的二级烷基锆试剂还没有被解决。齐湘兵实验室和姜超实验室首次发现了烷基锆远程迁移的可控性，实现了硼酸酯对锆试剂“链行走”远程迁移的导向控制，高效构建了同碳锆硼物种。在此基础上，作者进一步开发了简单可见光促进镍催化的烷基锆硼试剂与芳基卤化化物交叉偶联方法，实现了具有手性中心的二级烷基硼试剂的高效合成。此外，作者还通过DFT 计算具体探索了硼酸酯导向锆试剂迁移的详细过程，解析了烷基锆硼试剂稳定性及其高反应活性的原因，为锆化学领域选择性远程迁移，远端活化化学键提供了新思路。科研中最简单的是做实验，其次是写文章，最难的是想idea。决定做这个课题之前，自己陆陆续续尝试了几个课题，有些甚至已经有初步结果，但就算如此，自己内心还是拒绝的，感觉做这些课题并没有让自己有兴奋感。博士生涯就是短短的5年，除去前面两年用来上课积累，熟悉实验操作及整个研究领域最新进展，真正属于自己的时间也就短短3年。与其天天埋头实验，不如停下实验好好思考下自己真正感兴趣的课题，想一些原创性idea，然后再带有激情的做实验。齐湘兵，北京生命科学研究所(National Institute of Biological Sciences，Beijing)化学中心主任，清华大学生物医学交叉研究院研究员，中国医学科学院协和医科大学博士生导师。目前实验室研究方向主要有：基于自然丰富的原材料的新颖有机合成方法学开发，基于高生物活性的天然产物的全合成和药物开发，基于高通量化合物筛选的药物化学和化学生物学等。结合构效关系优化苗头化合物小分子结构成特异性高活性分子探针和先导化合物，利用化学生物学手段探索未知的分子生物学机理并鉴定全新的生物医药靶点，进而开发尚未满足临床需求(Unmet Medical Needs)的原始创新（First-in-Class）药物,如抑制乙肝病毒感染，生物钟调节，小分子诱导蛋白降解等。本实验室在国内顶尖大学如清华，北大，协和，北师大，中国农大等学校都有博士研究生招生资格。课题组内学术气氛浓厚，师生关系融洽。欢迎有创造性，有天然产物全合成，对新药研发感兴趣的推免生报考。同时我们也有灵活的职工转博渠道，鼓励并推荐有科研激情与毅力的优秀员工继续读博深造。欢迎社会各界合成化学爱好者或者对化学生物学交叉学科有浓厚兴趣的科研人员加入团队，我们会提供全面的科研训练和学术培养机会帮助职工进一步提升职业技能和科研素养。（欢迎各界有机合成爱好者浏览实验室主页，下载感兴趣的科研内容和学习资料，特别推荐实验室成员总结的人名反应大全:Name Reaction By Our Heroes）。课题组主页：http://qigroup.nibs.ac.cn/姜超，南京理工大学化工学院副教授，博士生导师，本科硕士毕业于中国科学技术大学化学系，博士毕业于美国罗切斯特大学化学系，博士后工作在美国伊利诺伊大学化学系，2013年加入南京理工大学化工学院开展独立研究，目前实验室研究方向主要致力于有机合成方法学和催化，包括过渡金属催化的碳氢键活化和光催化等。本实验室与国内外多家知名高校与研究所均有合作，包括北京生命科学研究所、美国Scripps研究所和清华大学等。另外，实验室致力于化工新材料领域产业化研究，与相关研究所和企业有着紧密合作。课题组内学术气氛浓厚，师生关系融洽。欢迎有创造性，对过渡金属催化的合成方法学感兴趣的考生报考，并有机会推荐国内外知名研究机构联合培养或深造。课题组主页：http://www.synking-chem.com/index.html
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