复杂碳硼烷分子的高效合成：串联脱氢偶联反应学术资讯

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碳硼烷是一类由碳、硼和氢原子组成的笼状簇合物，它们具有独特的三维结构、优异的热稳定性、化学稳定性及σ芳香性等。这些特质使碳硼烷及其衍生物得到广泛的应用，如在金属有机及配位化学领域作为多功能配体，在癌症治疗中用作硼中子浮获化疗的药物，在超分子材料和有机光电功能材料中作为重要的三维构筑单元。此外，药物分子中的苯环可被碳硼烷替代，为设计新药物分子提供新思路。但是碳硼烷独特的分子结构使其较难被官能团化，特别是硼顶点可控官能团化方法更为有限，这在很大程度上阻碍了碳硼烷的应用研究。

香港中文大学谢作伟院士课题组近年来提出可控碳硼烷官能团化策略，发展了一系列选择性硼氢键活化及官能团化方法（Chem. Soc. Rev., 2019, 48, 3660）。为了提高反应的原子及步骤经济性，该课题组提出了结合硼氢键和碳氢键活化的策略，发展多功能催化体系，在单一反应过程中同时活化硼氢及碳氢键，实现了噻吩基及环戊喹啉基取代碳硼烷衍生物一锅法高效合成（Chem. Sci., 2018, 9, 6390）。

最近，结合脱氢偶联反应及串联反应的优点，该课题组报导了铱催化碳硼烷和苯甲酰胺的串联双重脱氢偶联反应，一步法高效合成一系列碳硼烷异喹啉酮化合物。该反应面临如下几个问题：（1）由于硼、碳及氢原子电负性的差异，硼氢键与碳氢键的极性完全相反；（2）在进行第一次脱氢偶联后，碳硼烷的对称性受到破坏，使反应选择性的控制更为困难；（3）副反应如脱羧、自身偶联等需要抑制。他们在克服了这些困难后，发展了新的串联双重脱氢偶联反应，合成了一系列碳硼烷异喹啉化合物，含有萘和芳香杂环的底物也能够很好地参与反应。

通过控制反应条件，分离反应中间体，作者证明硼氢/碳氢脱氢偶联优先发生，随后再发生硼氢/氮氢脱氢偶联反应。依据循环伏安测试及控制实验结果，证明五价铱中间体参与反应。此外，关键铱-氮中间体的分离及结构鉴定，以及氘代实验进一步证明了铱-氮宾介导的硼氢胺基化途径。在此基础上，该课题组提出了如下图所示的反应机理。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，并被选为封面文章，第一作者是香港中文大学博士研究生区奕琪。

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