上海有機所在光化學(xué)1,5-硼協(xié)同遷移反應(yīng)研究取得進展
中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所生命過程小分子調(diào)控全國重點實驗室陳以昀研究員團隊，與鄭州大學(xué)藍(lán)宇教授團隊、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所曾毅研究員團隊合作，在光激發(fā)四配位硼重排反應(yīng)及機理研究領(lǐng)域取得重要進展。該研究通過雙齒硼配位策略有效抑制了烯醇底物的超快激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（ESIPT）非輻射衰減過程，首次通過光化學(xué)1,5-硼協(xié)同遷移機理實現(xiàn)了β-氮雜環(huán)叔醇的高效合成。相關(guān)成果近日以全文（Article）形式發(fā)表于《JACS Au》（JACS Au. 2026, DOI: 10.1021/jacsau.6c00455）。
β-氮雜環(huán)酮類骨架是合成含β-氮雜環(huán)叔醇活性分子的關(guān)鍵前體，此類叔醇結(jié)構(gòu)廣泛存在于抗真菌藥 Quilseconazole 及多種白細(xì)胞介素-1 受體拮抗劑等臨床活性分子中（圖1）。然而，以此類β-氮雜環(huán)酮為原料直接構(gòu)建相應(yīng)叔醇，面臨基態(tài)與激發(fā)態(tài)的雙重挑戰(zhàn)：在基態(tài)下，該類化合物因熱力學(xué)傾向于轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的烯醇式互變異構(gòu)體，導(dǎo)致羰基親電性喪失、反應(yīng)活性受限；在激發(fā)態(tài)下，烯醇式的ESIPT非輻射衰減過程極其迅速，導(dǎo)致激發(fā)態(tài)能量迅速失活，從而無法發(fā)生高效的化學(xué)轉(zhuǎn)化。
圖1 β-氮雜環(huán)叔醇合成價值與合成挑戰(zhàn)
陳以昀課題組長期致力于可見光促進的激發(fā)態(tài)四配位硼基元反應(yīng)探索。團隊早期利用硼酸原位活化策略，克服了烷氧自由基的β-斷裂副反應(yīng)，成功實現(xiàn)了烷基硼酸對酮酸羰基的自由基加成（J. Am. Chem. Soc. ?2019）；隨后，發(fā)展了光化學(xué)1,3-硼遷移策略，通過硼酸雙齒配位模式，逐步在1,3-二酮、α-羰基肟、苯酚亞胺、查爾酮等不同底物體系中，成功實現(xiàn)了四配位硼基團向羰基及亞胺親電位點的分子內(nèi)遷移重排（Angew. Chem.?, Int. Ed.?2024, Org. Lett, 2024, Nat. Commun. 2024, Org. Lett, 2026）（圖2）。
在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合團隊近期進一步發(fā)現(xiàn)，有機硼的光化學(xué)遷移并非源于激發(fā)態(tài)下有機硼酸酯親核加成性能的增強，而是涉及新穎的σ遷移重排（Sigmatropic rearrangement）機理。據(jù)此，團隊成功打破了有機硼遷移傳統(tǒng)的空間距離與底物電性限制，將其推進至遠(yuǎn)程1,5-硼遷移體系。該策略利用β-氮雜環(huán)烯醇中的氮原子與羥基原位螯合硼酸，組裝為剛性四配位硼螯合物作為動力學(xué)“鎖”，成功鎖定了活性構(gòu)象。光激發(fā)后，該體系不僅繞過了占主導(dǎo)的ESIPT失活路徑，更通過超快瞬態(tài)吸收光譜（TA）與理論計算（DFT）證實的閉殼層協(xié)同反應(yīng)歷程，驅(qū)動硼上的烷基、烯基及炔基基團向烯醇端位（α位）精準(zhǔn)遷移。
該工作成功克服了低親電性烯醇端位的活化難題，為高價值β-氮雜環(huán)叔醇骨架的綠色、高效構(gòu)建提供了全新的光化學(xué)策略。該研究不僅在理論上拓展了激發(fā)態(tài)有機硼遠(yuǎn)程重排反應(yīng)的科學(xué)內(nèi)涵，突破了傳統(tǒng)基態(tài)有機硼遷移的空間距離與底物電性限制；同時，其表現(xiàn)出的優(yōu)異化學(xué)選擇性與溫和反應(yīng)條件，也為含氮雜環(huán)復(fù)雜活性分子的后期精準(zhǔn)修飾及新藥研發(fā)提供了更具原子經(jīng)濟性的實用工具。
圖2 光激發(fā)1,5-硼協(xié)同遷移至烯醇反應(yīng)策略
該研究工作由上海有機所博士鄒鵬、鄭州大學(xué)付東民、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所金繼皓、上海有機所博士研究生徐晨旸共同完成（共同第一作者），通訊作者為陳以昀研究員、藍(lán)宇教授與曾毅研究員。上述研究得到了國家自然科學(xué)基金重點項目、上海市東方英才計劃（領(lǐng)軍項目）、中國科學(xué)院青促會、以及臨港實驗室項目的大力支持。
論文鏈接：Photochemical Synthesis of β?N-Heterocycle Alcohols via aCoordination-Induced 1,5-Boronate Sigmatropic Rearrangement.JACS Au,2026, DOI: 10.1021/jacsau.6c00455.
Peng Zou,# Dongmin Fu,# Jihao Jin,# Chenyang Xu,# Ruijing Cai, Shi-Jun Li, Yi Zeng,* Yu Lan,* and Yiyun Chen*
陳以昀課題組主頁：
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