半导体材料在我们的生活中有着广泛应用，特别是在电、光及传感等领域。半导体材料，尤其是具有微观结构的半导体阵列一直是学者们研究的热点。具有微观结构的半导体阵列是指能在微米及纳米尺度下形成有序图案的半导体材料，这种材料一般是通过光刻蚀得到的：在光照下，利用光致抗蚀剂将模版上的信息转移到特定的材料上以形成具有图案的半导体阵列。如今，随着技术的发展，一些不需要模版的刻蚀技术逐渐被开发出来。利用这些技术，科学家们通过调整照射光的特性实现对半导体材料结构及表面形貌的调控。例如，通过光-电化学法制备的Se-Te薄膜可以自发地形成高度有序的具有周期性及各向异性的纳米图案，并且材料的取向、各向异性、尺寸及倾斜度都与入射光的偏振角度及波长有关。

近日，加州理工学院的Nathan S. Lewis教授通过光-电化学沉积的方法从水相中制备出了一种PbSe纳米结构。该方法没有使用模版，而是以一系列具有不同偏振和波长的光源为入射光，通过电化学及光化学沉积方法得到具有多重激子效应的PbSe材料。作者发现光的偏振情况直接影响材料的有序性，而光的波长则会改变层状结构的尺寸及周期性。该成果以“Template-Free Synthesis of Periodic Three-Dimensional PbSe Nanostructures via Photoelectrodeposition”为题发表于《美国化学会志》（DOI: 10.1021/jacs.8b02931）。

海洋蓝藻可以产生多种结构新颖且具有生物活性的次生代谢产物，这些化合物可用于化学生物学研究，也可作为药物发现先导化合物的重要来源。除了修饰后的肽、缩酮酸酯、缩酮肽、聚酮化合物和肽-聚酮杂化物外，还有一小部分蓝藻代谢产物是含有反式-N-甲基烯酰胺结构的大环内酯。这些独特的大环内酯类包括如下化合物（Figure 1）：Palmyrolide A（1），Laingolide（2），Laingolide A（3），Laingolide B（4）和Madangolide（5）。其结构区别在于，Palmyrolide A和Laingolides均含有15元大环内酯母核，而Madangolide具有17元大环内酯母核。Palmyrolide A的绝对构型已通过全合成进行了修正，Laingolides和Madangolide的平面结构已有文献报道，但绝对构型尚未确定。此外，Laingolide（2），Laingolide A（3）和Madangolide（5）缺乏相应的旋光数据，使得其绝对构型的确定变得困难。基于之前对Palmyrolide A和Laingolides的全合成研究，近日，香港科技大学戴伟民教授课题组在Organic Letters上报道了Laingolide B立体异构体的全合成并将其绝对构型定为(2S,9R)（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b01269）。

（图片来源：Organic Letters）

      Laingolide B（4）具有三种独特的结构单元，包括叔丁基甲醇部分、反式-N-甲基烯酰胺亚单元和氯代外型-亚甲基。目前，有三种类型的分子环化方法已被用于构建反式-N-甲基烯酰胺亚基：（1）CuI催化伯酰胺和反式烯基碘的大环内酰胺化，然后N-甲基化，或者用N-甲基酰胺代替伯酰胺；（2）N-烯丙基-N-甲基酰胺与烯烃的闭环复分解（RCM），然后烯烃异构化；（3）TFA介导的N-甲基酰胺和醛的脱水环化。基于此，作者提出了如下的逆合成分析（Scheme 1）：作者设想通过RCM-烯烃异构化方法构建Laingolide B的母核，该方法在Palmyrolide A和(2S)-Sanctolide A的全合成中已有报道。15元内酯中的共轭双键异构化为反式-烯酰胺是全合成的关键步骤，该反应在作者之前进行的Laingolide A立体异构体的全合成中被证实可行。RCM-烯烃异构化比CuI催化的大环内酰胺化和效率较低的脱水环化更具优势。此外，含顺式烯酰胺的大环产物可通过CuI催化的大环内酰胺化实现。在质子酸存在下进行脱水环化时，由于烯酰胺部分易于开环水合，产物的产率一般较低。

（图片来源：Organic Letters）

      作者根据与N-烯丙基甲胺进行酰胺化、丙烯酰氯酯化、RCM和烯烃异构化的顺序，分别从相应的羟基酸7a和7b合成两种Laingolide B立体异构体(2R,9S)-6a和(2S,9S)-6b。7a和7b都可以由常见的三取代烯基碘(S)-10通过两步反应制备。随后，作者通过Pd催化的甲硅烷基锡化分别从外消旋化合物rac-12和高炔丙醇制备了甲硅烷基化的烯基锡烷rac-13和14；锡烷与碘交换后可转化为rac-10和15（Scheme 2）。手性4-酰基恶唑烷酮16通过甲基化得到17，随后在二聚体9-BBN作用下进行硼氢化得到烷基硼烷11。烯基溴18在Pd催化下与烷基硼烷11进行交叉偶联反应得到产物19；然而，作者利用相同的条件将11分别与rac-10和15进行Pd催化交叉偶联反应时，未得到预期产物，只分离得到脱氢碘化产物20和21，这表明TMS基团在rac-10和15中的空间取向使烷基硼烷的转移金属化变得困难。

（图片来源：Organic Letters）

      接下来，作者使用4-乙氧基-4-氧代丁基溴化锌（9），(S)-(-)-3-甲氧基-2-甲基-3-氧代丙基溴化锌（22a）和6-乙氧基-6-氧代己基溴化锌（22b）分别与(Z)-硅烷基化烯基碘进行Negishi偶联反应（Scheme 3）。实验显示，室温中，在10 mol％ Pd(PPh3)4存在下，22a与烯基碘15反应性很好。9与rac-10和15在THF中偶联后分别以77％和79％的产率得到产物24b和24c。手性(Z)-烯基碘(S)-10由(S)-12以74％的产率制备，随后经甲硅烷基化得到TBS醚(S)-23a（产率为97％）；后者与9偶联以77％的产率得到24d。此外，22b与15和23b进行偶联分别以67％和83％的产率得到24e和24f。最后，由rac-10制备的rac-23c与22b进行偶联反应以74％的产率得到产物24g。以类似的方式，丙烯酸酯(S)-23c与9偶联以82％的产率得到产物24h。

（图片来源：Organic Letters）

      Laingolide B立体异构体(2R, 9S)-6a的合成（Scheme 4）：用NCS处理24d后，其烯基TMS基团转化为烯基氯，随后进行酯还原并将伯醇转化为烷基碘化物25。(1S,2S)-8与25进行Myers烷基化定量产生26。将26中的手性助剂与TBS醚裂解得到羟基酸，然后依次进行N-烯丙基甲基胺酰胺化和丙烯酰氯酰化，以三步66％的总产率得到27。27在Grubbs II催化下进行烯烃复分解反应以90％的产率得到大环内酯28和微量未确定的次要组分，未检测到脱氯副产物29。用10 mol％ RuH(PPh3)3(CO)Cl处理28得到异构化产物(2R,9S)-6a和副产物30（7:1）。根据化合物28双键上氢原子的偶合常数，可以判断其内环双键构型为E型。同时，作者利用(1R,2R)-8和相同的烷基碘化物25制备得到(2S,9S)-6b。

（图片来源：Organic Letters）

      通过比较13C NMR数据可以看出，(2R,9S)-6a是天然产物Laingolide B的对映体（Figure 2）。另外，合成样品6a的旋光度（其含有不可分离的脱氯副产物30）与天然Laingolide B的报道结果相差无几。

（图片来源：Organic Letters）

结语：

      作者完成了Laingolide B的两个立体异构体(-)-(2R,9S)-6a和(+)-(2S,9S)-6b的全合成，其合成亮点在于通过闭环复分解反应（RCM）和烯烃异构化构建了大环反式-N-甲基烯酰胺部分。并且，作者通过13C NMR数据对比了天然Laingolide B与合成的两个异构体，通过旋光数据的比较结果确定了天然Laingolide B的绝对构型为(2S,9R)。

原文来自http://www.chembeango.com/news/art?id=21555

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

质谱法是确定样品中所含分子的一种重要方法。但如果安保人员遇到一种未知、接触可能会有危险的物质，那么他们恐怕不会愿意浪费时间将样品送到实验室并耐心等待质谱分析结果。他们更希望有一种便携式的质谱仪能够带入现场以帮助快速分析样品。对质谱仪进行小型化研究并不是什么新鲜事。数十年来，研究人员一直致力于将这种重要的仪器进行小型化封装。尽管研究人员已经成功地制造了一些小型质谱仪系统并拥有对应的应用程序，但是这些产品并没能成功接触到更多的用户。

普渡大学化学教授R. Graham Cooks是该领域的领导者，他认为，微型质谱仪所面临的问题是用户的“错误预期”。 如果人们期望微型质谱仪提供的数据能够和实验室里所用的高端质谱仪一样，那他们会感到失望。一直致力于研究发展微型离子阱超过15年的杨百翰大学化学教授Daniel E. Austin说：“当我们在为小型化努力的时候，往往需要牺牲某些方面的性能。”与台式计算机大小接近的微型质谱仪，和实验室里那些更大的质谱仪相比，是不会“获胜”的，欧阳证如是说。他是清华大学的教授同时也是Purspec Technologies公司的创始人兼总裁。该公司专注于将微型质谱仪商业化。微型质谱仪相比于实验室里一般的质谱仪，分辨率会更差，检测限制更多，检测的质量精度也会更差。

   
但科学家们不一定需要一个性能超过一般规格的微型质谱仪，因为制造微型化的质谱仪是因为对快速和便携性的需求。Austin说：“如果便携设备可以实现现场进行分析工作，那么就会产生新的应用场景。”“比如，当出现以下情况时：你需要快速得到答案或作出决定；样品很容易变质；或者待检测样品的量很大并且寄回实验室很麻烦。那么微型质谱仪就是一个很不错的选择。”这种微型质谱仪很适合在运输系统中检测有毒气体或是在现场进行环境检测。

在小型化的质谱仪中，最常见的质量分析部件（分离和分类分子碎片的仪器组件）就是离子阱。在离子阱中，需要将各种不同电压和频率的电流施加到电极上以设置离子运动的电场。设备越小，捕获离子所需的电流频率就越高。“与其他质量分析部件相比，它们已经相当紧凑。”Austin说。小型化的一个好处是它们可以在比其他同类设备更高的压力下运行，所以仪器对真空泵系统要求会降低。缩小了庞大的真空泵，就为整机小型化提供了条件。其他类型的质谱仪通常需要将系统内部的压力通过真空泵降低到0.001 Pa甚至更低，以便离子可以轻松在内部穿行到达检测器。这种真空状态通常需要多级泵送来实现。相比之下，离子阱通常可以在0.1 Pa以下的压力下运行。

美国北卡罗来纳大学教堂山分校的化学教授J. Michael Ramsey是开发微型质谱仪的另一位先驱，他成功地放宽了离子阱的压力要求。通过使用高频率电流驱动的微米级离子阱，微型质谱仪可以在133 Pa甚至更高的压力下运行。他称之为高压质谱法。“这就为我们在真空系统中节省了很多体积、重量和功率，”Ramsey说。Ramsey把自己的技术授权给了波士顿的908 Devices进行开发。该公司销售的微型质谱仪重量约为2-4 kg（含泵和电池）。真空系统是仪器中最大的组件，如果可以减少对真空的需求，就可以产生一个更小的仪器。但是对真空的妥协会影响仪器性能。

微型质谱仪的另一个改进领域是它们的灵敏度。较小的离子阱只能保持较小的离子流，因此一次可以检测到的质量范围较窄，并且可能会降低灵敏度。Ramsey和908的仪器通过使用离子阱阵列克服了这些问题，离子阱阵列提高了捕获离子的能力。Austin说，另一种方法是使用一维扩展的陷阱，如线性或环形陷阱。Ramsey和908也使用了这个技巧，拉伸了离子阱的长度。Austin还制造了微型陶瓷板上的线性离子阱。PerkinElmer公司对Austin的技术感兴趣。它已经出售了一种重17 kg的手提箱大学的气相色谱/微型质谱系统，该系统使用了一种名为Torion T-9的环形离子阱。Austin希望将PerkinElmer的系统缩小两到四倍。他的团队只关注质量分析部件，但PerkinElmer拥有更多工程支持，可以使系统整体变得更小。

Purspec公司的欧阳证，希望开发一个系统，让人们更容易从样品中获得答案。欧阳证认为微型质谱仪可以用于个性化的精准药物治疗。许多强效药物的治疗窗口非常狭窄，并且高度依赖于人体的新陈代谢。他希望该仪器可以及时分析血液或尿液样本，以获取个体的药代动力学和药效学信息。那么医务人员就可以用合适的剂量开出药方。

Ramsey和908同样关注生命科学方面的应用。Ramsey说可以有一台专门的分析仪用于收集代谢物相关的信息。他们已经尝试通过测量尿液中的苯丙氨酸来诊断苯丙酮尿症。Ramsey和908将微型质谱仪与基于芯片的毛细管电泳装置以及在Ramsey实验室开发的集成纳米电喷雾发射器进行结合。该设备被称为ZipChip，可将样品分离并通过电喷雾进入质谱仪内。目前该设备的商业版本可以使用全尺寸质谱，并已成功与高压质谱联用。它可以分析从氨基酸到完整单克隆抗体的分析物。908首席技术官Christopher D. Brown说：“我们有一个积极的心态来开发一个小型系统，该系统可以将毛细管电泳芯片与微型质谱仪一起用于生命科学应用。”

在生命科学领域，也许生物学家会是潜在的用户，因为他们对质谱不太了解，也不太想知道质谱的全部内容，但他们想得到他们正在寻找的答案。欧阳证表示，微型质谱仪需要公司努力去寻找对应的垂直市场。这个市场与传统质谱仪不同。一般的质谱仪通常需要经验丰富、训练有素的人员来操作。而微型质谱仪必须保证在无专业操作人员情况下运行万无一失。

原文链接：http://www.chembeango.com/news/art?id=21852

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

Salvinorin A (1)是一种从药用植物Salvia divinorum的叶子中提取得到的新克罗烷二萜类天然产物。1是自然中已知最有效的致幻剂。同时，它也是一类有效且选择性高的κ-阿片受体（KOR）激动剂，并有望成为中枢神经系统疾病治疗的先导化合物。近日，德国德累斯顿工业大学Peter Metz课题组实现了Salvinorin A的简洁高效全合成，相关文章发表在Org. Lett.上（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b01357）。

       作者致力于设计一条新颖的Salvinorin A（1）合成路线，并设想通过此路线合成一些不能从天然产物中得到且具有新型功能的Salvinorin A类似物。逆向合成分析如Scheme 1所示：作为天然产物1的关键前体，烯烃2可通过选择性氧化转化为1；前体2中环己烯部分可通过三烯3的分子内Diels-Alder反应（IMDA）构建；紧接着，三烯3可能通过酮醛4的化学选择性羰基烯化和内酯羰基α位差向异构化得到；中间体4可通过已知的双环内酯5中烯烃的裂解获得，内酯5可由另一个关键分子发生D-A反应得到。

（来源：Org. Lett.）

      在具体合成过程中，首先作者优化了3-糠醛（6）到中间体5的路线（Scheme 2）。其中，乙烯基碘7和锡烷8的Liebeskind偶联能以较高的产率得到二烯10。此外，将丙烯酸酯11的分子内DA反应时间延长至3天，可以提高环加成产物5的总产率。

（来源：Org. Lett.）

      得到不饱和内酯5之后，作者对其进行双羟基化得到非对映体二醇12和13。然后12和13在碘苯二乙酯（PIDA）作用下发生二醇裂解，以88%的产率转化为醛酮4。4经化学选择性Takai烯化得到E型乙烯基碘化物14，然后与钠盐15经Horner-Wadsworth-Emmons烯化反应得到差向异构体混合物16和17。在DBU的作用下， 16可完全转化为17（Scheme 3）。

（来源：Org. Lett.）

      接下来，化合物17与乙烯基锡烷18经Stille偶联以93%的产率得到三烯3。正如预期那样，3中二烯和亲双烯体之间的反式关系对IMDA反应实现高度非对映选择性是必要的。在筛选了溶剂、温度和BHT的量之后，作者发现将三烯3和1.2当量的BHT在氯苯（密封管）中于200 ℃加热3.5天后，能以66％的分离产率（94% ds）得到目标非对映异构体2。环加成产物2可能经endo-椅式过渡态形成，非对映异构体22由相应的exo-椅式过渡态生成，而次要产物20可能由2的C8差向异构化产生（Scheme 5）。

（来源：Org. Lett.）

      制备了关键前体2之后，Salvinorin A（1）的全合成过程进入最后阶段。OsO4从位阻较小的面进攻环己烯2得到二醇23。二醇23在TESCl作用下经甲硅烷基化转化为区域异构体24，再经Ley−Griffith氧化和过柱分离，便能得到单一非对映异构体25，两步产率为72％。酮25在乙酸和TBAF缓冲液的条件下脱甲硅烷基得到2-epi-Salvinorin B（26）。最后，作者利用Hagiwara课题组报道过Mitsunobu反应得到Salvinorin A（1），该步产率为81%。

      总结：Peter Metz课题组以高度非对映选择性的分子内Diels-Alder反应作为关键步骤，实现了Salvinorin A（1）的全合成。该合成路线一共18步，是目前构建二萜化合物1的最短路线之一。

近年来，中国科学院兰州化学物理研究所和中国科学技术大学的黄汉民教授和兰州化学物理研究所的胡斌研究员合作在过渡金属催化的C-N键活化研究领域取得了一系列重要研究进展。2017年，团队开发了一种碘介导的苄胺C-N键活化反应，并利用金属镍催化实现了一氧化碳对C-N键的插入反应（Scheme 1a）。近日，团队在以往研究的基础上利用镍催化的C-N键活化实现了苄胺向苄基自由基的转化，并成功将其应用于烷基取代吲哚酮及二氢喹啉酮的合成（Scheme 1b和1c）。相关研究成果发表在Chem. Eur. J.上（DOI: 10.1002/chem.201800543）。

（来源：Chem. Eur. J.）

首先，作者以N,N-二异丙基苄胺（1a）和N-甲基-N-苯基甲基丙烯酰胺（2a）为模型底物对反应条件进行了筛选（Table 1）。以10 mol%的NiI2和20 mol%的碘作为催化剂，Xantphos作为配体，150 ℃下反应24小时，作者得到了分离产率为92%的目标产物3a（entry 5）。对照实验表明碘和金属镍对苄胺C-N键的活化是必要的。

（来源：Chem. Eur. J.）

随后，作者对苄胺的底物适用性进行了考察（Table 2）。三级胺氮原子上的取代基对反应影响比较大，只有当取代基为异丙基或苄基时，反应可以获得良好的产率。苯环上取代基的电性及取代基的位置对反应的影响并不明显，反应均可以获得比较好的产率。其它芳环如萘环、噻吩环、呋喃环在反应中具有很好的耐受性。

（来源：Chem. Eur. J.）

紧接着，作者考察了活泼烯烃的底物范围（Table 3）。富电子及缺电子芳环取代的α-取代丙烯酰胺均具有良好的反应活性。间甲基取代的底物2c可以与1a反应生成两种异构体的混合物3ac。氮原子上取代基为乙酰基、苯基和苄基时反应也可以顺利进行。

（来源：Chem. Eur. J.）

除了α-取代的丙烯酰胺，β-取代的丙烯酰胺2q也适用于该类型的转化（Table 4）。当碘的量增加到40 mol%时，2q可以与含有不同取代基的芳胺及杂芳胺进行反应，并以良好的产率得到相应的目标产物。产物中的两个非对映异构体可通过柱层析进行分离纯化。

（来源：Chem. Eur. J.）

结语：兰化所和中科大的黄汉民教授与兰化所的胡斌研究员合作开发了一种新型的镍催化苄胺C-N键活化反应，并借助苄胺与α或β-取代丙烯酰胺的自由基加成/环化反应合成了一系列具有生物活性的吲哚酮及二氢喹啉酮类化合物。该反应不需要氧化剂，并且具有良好的底物适用性。

近日，荷兰埃因霍芬理工大学的Anja R. A. Palmans教授和E. W. Meijer教授联合报道了基于两个1,3,5-苯三甲酰胺型分子（nBTA和dBTA，图1）的超分子共聚反应。同马来酸酐与苯乙烯的共聚合反应一样，单独的dBTA无法进行聚合；如果体系中加入了nBTA这种单体，则两者可以发生聚合反应。作者通过冷冻电镜（CryoTEM）及氢-氘交换质谱（HDX-MS）对超分子聚合物的形成过程及稳定性进行了表征，结果发现当系统中nBTA含量较高时，它们偏向于形成球状的聚合物；而当两者比例相近时，它们会形成稳定的纤维状聚合物。该成果以“Supramolecular Copolymerization as a Strategy to Control the Stability of Self‐Assembled Nanofibers ”为题发表于《德国应用化学》（DOI: 10.1002/anie.201802238 ）。

图2. 聚合物的紫外、红外及冷冻电镜图谱

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先，作者通过紫外可见吸收光谱（UV/Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）及冷冻电镜（Cryo-TEM）等手段对nBTA和dBTA的聚合反应进行了表征（图2）。结果显示，反应体系中nBTA的含量对共聚物的光谱性质及形貌都有较大的影响。当nBTA的含量不超过50%的时候，形成的共聚物呈现纤维状，其紫外吸收光谱与dBTA和nBTA均不相同；但当nBTA的含量超过50%时，反应出现了球状的共聚物，其紫外吸收光谱与nBTA的光谱非常类似。通过d1BTA（含有一个树枝状支链）及d2BTA（含有两个树枝状支链）与nBTA的对比试验，作者推测共聚物的光谱性质和形貌与dBTA上树枝状取代基的数目有关。

图3. 超分子共聚物的氢-氘交换试验

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed. ）

之后，作者通过氢氘交换实验对共聚物的稳定性进行了表征（图3）。经过交换后，nBTA中存在两种氘代产物：一种为只有羟基上的质子被氘取代的产物nBTA3D，还有一种为羟基和氨基上的质子都被氘取代的产物nBTA6D。而dBTA经过交换后只有一种产物dBTA15D。作者发现如果在dBTA的氢氘交换反应体系中加入nBTA，那么氘代产物中会出现只有羟基上的质子被氘代的产物dBTA12D。这说明在形成共聚物后，dBTA上的部分氨基被“保护”起来了。另外，通过对比nBTA:dBTA=1:1的共聚物和单独的dBTA被氘代后产物中nBTA3D的含量，作者发现nBTA3D在前者中的含量多一些。这表明与单组份聚合物相比，共聚物中裸露在外的氨基更少，这也间接表明单体在形成共聚物后稳定性有所提高。此外，nBTA:dBTA=2:1的共聚物的分子动力学模拟研究表明，超分子聚合物中单体的有序度会随着dBTA的加入而增加。

最后，作者表示，这种与苯乙烯-马来酸酐共聚物类似的性质彰显了大分子与超分子聚合物之间从未展现过的共同性。

全文作者：Bala N. S. Thota Xianwen Lou Davide Bochicchio Tim F. E. Paffen René P. M. Lafleur Joost L. J. van Dongen Svenja Ehrmann Rainer Haag Giovanni M. Pavan Anja R. A. Palmans E. W. Meijer

原文完整内容链接http://www.chembeango.com/news/art?id=21615

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

对映-贝壳杉烯二萜类化合物，是从香茶菜属植物中分离出来的一类重要的天然产物家族，具有丰富的生物活性和独特的化学结构。由于其天然来源有限，这些二萜类化合物的高效化学合成引起了合成化学家们的兴趣（Figure 1a）。Enmein（1）于1958年首次从I. japonica中分离出来，其结构于1966年确定。迄今为止，研究人员已发现90多种延命草素型天然产物，如Isodocarpin（2），Sculponin R（3），Macrocalyxin A，Isorothornin G等（Figure 1b），但相关的全合成研究少之又少，只有Fujita及其同事在1972年报道了Enmein（1）的合成（Figure 1c）。近日，美国芝加哥大学董广彬教授课题组在Angew. Chem. Int. Ed.上报道了延命草素型天然产物(-)-Enmein、(-)-Isodocarpin和(-)-Sculponin R的全合成（DOI: 10.1002/anie.201803709）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

      延命草素类天然产物的结构十分独特，因此其全合成面临着诸多挑战。首先，分子中含有多个氧化态不同的含氧官能团，如游离醇、缩醛或半缩醛、内酯和酮等。其次，构建由两个全碳取代季碳手性中心组成的C8-10片段难度很大。再者，开发多种天然产物的发散合成路线需要确定一个共同的中间体，而由于D/E环的取代方式不同，中间体的选择变得相当复杂。

      基于对分子结构的研究，作者提出了如下的合成策略（Scheme 1）：将含有环己烯酮结构的前体5作为通用中间体，可以合成Enmein，Isodocarpin和Sculponin R。烯酮部分为构建E环和在Sculponin R合成后期引入C11羟基提供反应位点。中间体5中的C8位全碳取代季碳手性中心可以通过中间体6的连续酰化、烷基化和内酯化来构建。在早期构建笼状缩酮骨架具有两个好处：1）其可以保护C3羟基和半缩醛，从而减少保护基的使用；2）刚性笼状结构将有助于非对映选择性构建C8和C9手性中心。笼状化合物6可以由Diels-Alder加成物（7）通过氧化态调节和脱芳构化制备。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

具体的合成路线如下：

      关键中间体5的合成（Scheme 2）：Danishefsky型二烯8和酸酐9进行Diels–Alder环加成反应，以91％的收率得到双环酮产物10；然后经LiAlH4选择性还原羰基后以90％的收率得到内酯11。接下来，11经Li/NH3还原得到1,4-二烯，同时内酯还原成半缩醛并脱去苄基保护基；再在HCl水溶液作用下发生烯醇醚水解和烯烃异构化得到环己烯酮部分，同时形成笼状缩醛。由于环己烯酮可自由旋转，化合物13的直接氢化过程几乎没有非对映选择性。因此，作者尝试用TMS保护C1羟基以限制C9-C10键的旋转，然后用Pd/C氢化得到了dr值为4.8-8.7:1的C9立体中心。值得一提的是，该反应可以扩大到10克的规模。随后，作者使用Newhouse钯催化脱氢方法合成了烯酮6；并用LiHMDS/Mander试剂处理烯酮6顺利得到β-酮酯中间体。大多数条件下O-烷基化比C-烷基化要容易进行，这使得2,3-二溴丙烯的α-烷基化充满挑战。最终，作者以NaH作为碱，HMPA:THF=1:5作为混合溶剂，顺利进行了C-烷基化反应（C与O-烷基化的比例为6:1，dr>10:1）。烷基化中间体在酸性条件下脱除TMS保护基团并发生内酯化，得到化合物5，其结构和立体化学通过X射线晶体学分析得到确证（Scheme 3）。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

      在完成关键中间体5的合成后，作者着手Sculponin R，Isodocarpin和Enmein的发散合成（Scheme 3）。化合物5经LiHMDS/TBSCl处理形成乙烯基烯醇醚，再经DMDO氧化得到γ-羟基烯酮，随后经乙酰基保护以72％的收率得到酯18。接下来，18经Luche还原和自由基环化构建[3.2.1]骨架得到化合物19；然后经Barton-McCombie脱氧条件处理以78％的收率得到化合物20；进一步经SeO2烯丙基氧化和Dess–Martin氧化得到烯酮21。随后作者采用Mukaiyama水合作用和Me3SnNMe2脱乙酰化完成了sculponin R的全合成，其光谱学数据与文献报道的一致。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

      Enmein和Isodocarpin的全合成（Scheme 3）：作者开发了独特的还原烯基化方法来构建D/E环。中间体5经L-selectride还原产生烯醇化锂22后，经钯催化的烯基化得到[3.2.1]二环骨架23；然后经还原/Barton–McCombie除去C14氧，并且在甲醇中经历酸性后处理，得到笼状结构被打开的醇25。该化合物是制备Enmein和Isodocarpin的共同中间体。一方面，中间体25经Dess-Martin氧化和L-selectride还原实现C3位羟基的差向异构化，然后通过烯丙基氧化、酸介导的缩醛水解和TMS脱保护得到目标产物Enmein（1）。另一方面，25经Barton-McCombie脱氧除去C3羟基，再经烯丙基氧化/乙缩醛水解生成Isocarocarpin（2）。Enmein和Isodocarpin的结构通过X射线晶体学分析得到确证。

      为了开发这些天然产物的不对称合成方法，作者尝试利用(S)-1-苯基乙醇制备的手性二烯28来控制Diels-Alder反应中的立体化学（Scheme 4）。尽管反应的非对映选择性并不理想，但得到的两种非对映异构体29和30可以分离，并且29是目标异构体。酸酐29经还原和酸处理得到笼状化合物(+)-13，其与上述合成路线中的中间体相同。由于(S)-1-苯乙醇的成本相对较低，该路线提供了一种快速且廉价的方法来获得富含对映体的合成中间体。按照Schemes 2 和3中描述的合成路线，作者最终实现了(–)-Enmein、(–)-Isodocarpin和 (–)-Sculponin R的合成，其旋光数据与天然样品的报道结果一致。

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

结语：

      作者开发了一种简单的发散式合成方法，完成了(-)-Enmein、(-)-Isodocarpin和 (-)-Sculponin R 的全合成。该策略的主要特征包括：（1）通过早期笼状骨架的形成来控制后续的非对映选择性；（2）通过酰化/烷基化/内酯化“一锅法”构建C环和C8位季碳立体中心；（3）采用还原性烯基化构建Enmain D/E环；（4）设计灵活的路线完成三种天然产物的发散合成。除此之外，这一合成策略对制备其他对映-贝壳杉烯二萜类化合物也将具有重要意义。

原文完整内容来自http://www.chembeango.com/news/art?id=21132

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

随着现代军事快速的发展，军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到严重挑战，对武器装备的“隐身”能力提出了更高的要求，因此，军事的迅速发展对高性能的电磁波吸收材料的需求越来越迫切，性能良好的吸波材料不但可以增强目标物（飞机，坦克，轮船等）的隐身性能，还可以极大地提高武器的生存率。另外，随着电子设备的普及与通信系统的完善，处于微波范围内的移动电话（0.8~1.5 GHz, 3 GHz, 4 GHz）、卫星广播系统（11.7~12.0 GHz）、局域网系统（2.45 GHz, 5.0 GHz, 19.0 GHz, 22.0 GHz）等通讯设备的使用越来越频繁，这些设备方便了我们的日常生活，但是随之而来的电磁污染问题也愈发严重（危害身体健康、干扰仪器、信息泄露等）。因此，研制高性能的电磁波吸收材料对于国防及民用均具有重要意义。

图1 腐蚀不同时间的Ti3AlC2得到的XRD图谱，S1, S2, S3, S4和S5分别对应的时间为1 h, 3 h, 6 h, 9 h和12 h。

（图片来源：J. Mater. Chem. C, 2018, Advance Article  DOI: 10.1039/C8TC01404C）

作者对二维层状Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料进行了一系列表征。图一为Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料的XRD图谱，从图中可以看出作者成功制备了Ti3C2Tx MXenes材料，该材料的(002)衍射峰随着腐蚀时间的增加向低角度位移，这种现象产生的原因是碳球的出现会使Ti3C2Tx MXenes的层间变大。图2为不同样品的SEM形貌图。经过6小时的腐蚀后，Ti3C2Tx MXenes的表面开始出现纳米碳球，随着腐蚀时间的增加，纳米碳球的直径增大且数量增多。

图3为样品的反射损耗曲线，经过12小时腐蚀的Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料具有非常优异的电磁波吸收性能。通过调节样品的厚度可以使其在3-18 GHz的频带下损耗反射值均达到-10 dB以下，当样品厚度为4.8 mm时，其最小反射损耗可达-54.67 dB。图4（a）为合成Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料的机理图。首先，作者利用一定浓度的HF溶液把Ti3AlC2中的Al层抽出。然后，HF溶液中的H+和F-继续“攻击”Ti3C2Tx使部分Ti-C键断开，随后，游离的碳将会迁移到Ti3C2Tx的表面与层间形成纳米碳球，这是碳球的生成机理首次被提出。图4 （c）为Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料的吸波机理示意图。

Ti3C2Tx MXenes具有较高的电导率，然而高电导率对于电磁波吸收材料来说是致命的，材料的电导率过高时,大多数入射的电磁波将被反射，而不能进入材料内部。作者首次利用一定浓度的氢氟酸长时间腐蚀Ti3AlC2，得到了Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料。作者对Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料的电磁参数进行研究，结果显示，碳球的出现可有效地增加样品的介电损耗，作者将这种结果归因于：1、无定型的碳是一种良好的介电损耗材料；2、碳球与Ti3C2Tx MXenes形成了异质界面，在电磁场中会产生界面极化。此外，本文还详细报道了Ti3C2Tx MXenes/纳米碳球复合材料的制备方法，该方法具有普适性，可推广至其他MXenes基异质结构的合成。

近日，法国巴黎-萨克雷大学Bruno Figadère课题组在Organic Letters上报道了Amphidinolide F（1）的全合成工作（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b01020）。

（图片来源：Organic Letters）

      基于对此类海洋大环内酯分子结构的理解，作者提出了如下的逆合成分析（Scheme 1）：作者最初计划用C-糖基化构建THF环以形成C19-C20键，结果中发现二烯骨架与生成的氧鎓中间体在反应中不相容。因此，作者转而利用砜缩合/脱磺酰化反应构建大环内酯母核以实现片段5（C18-C29）与6（C10-C17）的连接；随后通过Stille交叉偶联连接片段7（C1-C9）；最后通过大环内酯化实现闭环。片段5，6和7可以利用简单易得的手性合成砌块通过非对映选择性反应或不对称反应合成。

（图片来源：Organic Letters）

具体的合成路线如下：

      片段5（C18−C29）的合成（Scheme 2）：作者以手性内酯8为起始原料，经TBDPS保护羟基、DIBAL-H还原/乙酰化得到缩酮10。在TiCl4作用下，缩酮10与恶唑烷硫酮11经烯醇钛作用和甲醇解后得到唯一的非对映体12（86％，dr≥95:5）。随后12经历羟基去保护并在四氧化钌作用下氧化成羧酸13，然后将羧酸13活化成酰氯，与硫代甲酚反应转化成硫酯14。作者最初尝试在CuTC（噻吩羧酸铜）和Pd2dba3/P(OMe)3存在下将14与硼酸衍生物15a进行交叉偶联。由于硼酸15a不稳定，二烯酮16的反应结果不可重现。然而，当使用更稳定的锡烷15b在CuDPP（二苯基膦酸铜）和Pd2dba3/P(o-fur)3条件下与14进行交叉偶联时，反应以70％的收率得到二烯酮16。随后，16经Luche还原得到具有Felkin-Anh式选择性的顺式产物17（dr≥90:10）。最后，作者用TMS保护羟基，并且利用DIBAL-H将酯17选择性还原成醛5。

（图片来源：Organic Letters）

      片段6（C10-C17）的合成（Scheme 3）：作者以商品化的炔18为起始原料，首先用Pd/BaSO4−喹啉将其选择性还原为相应的(Z)-烯烃，然后通过Sharpless不对称环氧化得到环氧醇19（er=93:7）。羟基用Ts保护/活化后，在BF3·OEt2和三甲基铝配合物作用下，TMS-乙炔进攻环氧位阻较小的一侧完成环氧化物的开环。然后对甲苯磺酸酯在醇钠作用下发生内部取代得到末端环氧化物21。在CuI存在下，用(Z)-丙烯基格氏试剂进行第二次环氧化物开环，得到(Z)-高烯丙醇22。用TBS硅醚保护羟基并用甲醇分解TMS保护基得到化合物23。在锂化乙基苯基砜与BF3·OEt2协同作用下，环氧化物23开环，并在TES醚保护后转化为化合物24。炔烃24经Pd介导的区域选择性和立体选择性锡烷化得到产物25，再经碘代和二甲基铜锂取代得到化合物26。最后，用NIS对26的TMS进行碘化得到片段6。

（图片来源：Organic Letters）

      片段5和6的连接（Scheme 4，方框）：作者通过研究发现，碱、浓度和温度是砜缩合能否成功的关键参数。砜6在0 ℃下用LDA去质子化，然后在-78 ℃下加入醛5，再缓慢升温至0 ℃，得到四种非对映异构体的混合物。C18-OH在2,6-二甲基吡啶缓冲溶液中进行Dess-Martin氧化，并在-78 ℃下进行SmI2介导的脱磺酰化可以得到化合物27。

      C1-C9片段的引入（Scheme 4）：作者按文献（Org. Lett. 2010, 12, 4976）报道的方法经9步反应合成了中间体甲酯28，随后28与TMSOK反应得到游离酸7。由于游离酸和乙烯基铜物种之间存在脱金属化的问题，作者决定先在DMF中用NaH处理游离酸7，然后加入乙烯基碘27和其他所需的试剂进行Stille偶联。尽管该条件导致了部分TMS脱保护，但交叉偶联非常高效。接下来，粗品混合物在稀HCl作用下选择性脱除TMS并在纯化后得到化合物29（收率为72％），然后在Yamaguchi试剂作用下发生大环内酯化得到化合物30（NMR检测异构体比例为3:1）。在THF/吡啶中用HF·pyridine选择性脱除化合物30中C15位的TES基团，得到羟基酮和缩酮的混合物。构象异构体的存在使得此中间体的表征非常困难。由于该化合物的红外光谱在1715 cm-1处没有酮吸收带（νC=O），所以作者认为缩酮形式占主导地位。最终，作者按照Fürstner报道的反应条件利用TPAP实现了C15位羟基的氧化，并且以良好的收率得到了化合物31。在THF/吡啶中利用HF·pyridine将化合物31中三个TBS保护基全部脱除便得到了目标产物1。

（图片来源：Organic Letters）

结语：

      作者以最长23步的线性步骤和47个总反应步骤完成了Amphidinolide F（1）的全合成，其表征数据与先前报道的全合成产物以及天然产物的数据一致。该合成的亮点包括在烯醇钛作用下通过恶唑烷硫酮的羰基化反应立体选择性构建两个反式THF环；通过交叉偶联反应引入二烯侧链；使用砜缩合/脱磺酰化串联反应、Stille交叉偶联和大环内酯化完成片段连接。

近日，四川大学余达刚教授课题组报道了温和条件下钌催化腙与CO2的羧基化反应（Scheme 1b）。该反应具有官能团耐受性良好、选择性高、底物范围广以及扩展性良好等特点。文章以“Ruthenium-catalyzed umpolung carboxylation of hydrazones with CO2”为题，发表在Chem. Sci.上（DOI: 10.1039/c8sc01299g）。

      极性反转是一种通过反转常见官能团的固有极性而赋予其新反应性的策略。最近，Sato、Radosevich和张文珍开发了无过渡金属参与的亚胺及其衍生物与CO2通过羧基化产生α-氨基酸的反应。2015年，成江报道了碱促进的Shapiro型N-甲苯磺酰腙羧基化生成丙烯酸的反应（Scheme 1b）。然而，至今还没有通过催化体系断裂C=N双键产生芳基乙酸的报道。作者考虑是否可以通过反应机制不同的过渡金属催化来解决这个难题。最近，李朝军课题组开发了钌催化羰基化合物的极性反转反应，该反应以羰基作为碳负离子等价物。考虑到腙容易由羰基化合物制备，这一新策略有望为苯乙酸的合成提供更高效、可持续的途径。但是钌催化腙衍生物的羧基化反应同样面临一些挑战，如在温和的反应条件下会发生钌催化Wolff-Kishner还原；亦或者腙在反应中容易生成吖嗪副产物；此外，碱促使的Shapiro型羧基化副反应也有可能发生。

（来源：Chem. Sci.）

        考虑到上述挑战，作者开始研究苯甲醛腙1a与CO2的羧基化反应。作者发现许多二膦配体可以促进该反应，其中dppf配体的效果最好（entries 1-3），原因可能是dppf原位生成的钌配合物具有较高的亲核性。随后作者筛选了多种碱，发现使用Cs2CO3效果最好（entries 3–6）。CsF作为添加剂，可以有效地提高反应收率（entry 12），这可能是由于氟阴离子作为强氢键受体增强了亲核性。作者还通过控制实验证实了钌催化剂、配体和CO2的重要性（entries 9, 10, 12, 13）。

（来源：Chem. Sci.）

      得到最优反应条件后，作者考察了醛腙的底物范围（Table 2）。大部分醛腙可由相应的醛一步制备并且不需要纯化，因此从实用角度看，该反应体系有着显著的优点。苯环上连有供电子基团和吸电子基团的底物都能以中等以上的收率得到苯乙酸衍生物。值得注意的是，各种官能团如氟（2b）、氯（2c和2l）、硝基（2n）和氰基（2o）均能兼容该反应。

（来源：Chem. Sci.）

      鉴于α-取代苯乙酸结构存在于大量生物活性分子中，作者继续考察酮腙能否进行该类反应（Table 3）。作者发现，通过对反应条件进行微小的调整，二苯甲酮腙能顺利地以72％或86％的收率得到二苯基乙酸4a。此外，具有不同取代基（包括氟、氯和甲氧基）的底物都能以中等至良好的收率得到所需产物（4b–4h）。除了二苯甲酮腙之外，简单易得的酮腙3i和3j也可以良好的收率得到相应的α-烷基苯基乙酸产物。

（来源：Chem. Sci.）

      在初步的机理研究和相关文献的基础上，作者提出了一种可能的机制以解释这类转变。如Figure 2所示，催化剂A与腙和Cs2CO3进行配体交换得到络合物B，然后其经历两步去质子化产生络合物D。D与CO2进行协同[4+2]环加成之后，形成六元Ru环E。随后E释放N2（该反应的驱动力）并进行质子化-配体交换，转化为目标产物并再生成活性催化剂B（Path-A）；或者，中间体F也可以经中间体D的异构化、碳化和二氧化碳插入而得到（Path-B）。最后作者通过DFT计算证实Path-A比Path-B更有利。

（来源：Chem. Sci.）

      总结：余达刚课题组首次实现了温和条件下钌催化腙与CO2的羧基化反应，并制备了重要的芳基乙酸化合物。该反应中唯一的副产物是N2，具有原子效率高的特点。除醛腙外，之前与其它活性亲电试剂不发生反应的各种酮腙在该反应中也显示出较高的反应性和选择性。

美国犹他大学的Matthew S. Sigman教授在传递型Heck反应研究领域取得了一系列重要成果。近日，该课题组在以往研究成果的基础上，对烯酰胺的Heck芳基化反应提出了新的设想：在钯催化下，烯酰胺1发生位点选择性加成及β-H消除得到中间体D，是否可以再次发生迁移插入及β-Hb消除目前还未报道。为了验证这一设想，该课题组首次开发了通过烯酰胺的传递型Heck反应不对称合成α,β-不饱和δ-芳基内酰胺的方法。该方法条件温和且具有非常高的对映选择性，相关研究成果发表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.8b02752）。

首先，作者以1a为底物，Pd(CH3CN)2(OTs)2 为催化剂，PyrOx为配体对反应条件进行了优化。以两当量的苯硼酸为偶联试剂时，反应能以78%的产率及99:1的er值得到目标产物2a。在该反应条件下，不同N-取代的烯酰胺均可以良好至优异的产率和极高的er值得到相应目标产物。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

紧接着，作者考察了芳基硼酸的底物适用性。烷基取代的硼酸可以高产率和高对映选择性反应得到相应的目标产物（2g-2j）。给电子或吸电子基取代的芳基硼酸在该反应条件下的耐受性良好。萘环及各种杂环，如苯并二氧杂戊环、吡啶、N-甲基吲哚、吡咯和呋喃均可以发生反应，但富电子的硼酸会导致er值有所降低（2l,2y,2z,2aa）。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

此外，七元环及δ-三取代的内酰胺可在较高催化剂用量下发生传递型Heck反应，但产率有所降低（Table 3和4）。

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

作者发现，烯酰胺1d可以与苯硼酸在克级规模下发生偶联，并且产率和er值没有降低。衍生化实验证实：手性6-取代δ-内酰胺较易衍生成各种有用的杂环结构单元。例如，PMB保护的内酰胺2d可被转化成哌啶7或经铑催化的芳基化得到产物8。此外，2a可通过两步转化得到内酰胺10，该化合物可进一步转化为具有生物活性的化合物A和F。

结语：美国犹他大学的Matthew S. Sigman教授课题组首次开发了通过烯酰胺的传递型Heck反应不对称合成α,β-不饱和δ-芳基内酰胺的方法。该方法条件温和、原料易得且具有非常高的对应选择性。

原文链接：http://www.chembeango.com/news/art?id=20805

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

苯酞类化合物是一类非常普遍的天然产物，具有很重要的生物学活性，其中有的分子已经进入了临床研究阶段（如诺斯卡品，Figure 1）。到目前为止，该家族已有近200种化合物，分别从100多种植物中分离出来。这些化合物的结构特征是，在芳烃以及内酯的γ位上含有苯并γ-丁内酯片段。该片段也存在于各种萜烯天然产物中（如小白菊内酯6，Figure 1）。由于这种结构片段在不同类别天然产物中分布广泛，其成为了开发新合成策略的核心关注点。近日，美国佛罗里达大学Aaron Aponick课题组在Organic Letters上报道了利用苯甲酸衍生物和炔丙醇的催化脱水内酯化反应构建苯酞和γ-丁内酯的有效策略（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b01063）。

（图片来源：Organic Letters）

      作者设想通过羧酸与顺式烯丙醇的SN2'反应引入内酯（path a，Scheme 1），其涉及的关键底物8可以由廉价易得的苯甲酸9和炔丙基原料10通过Sonogashira偶联、部分还原后得到。一旦成功，该策略可以直接引入一个乙烯基团，有助于为后续转化提供反应位点。作者通过查阅文献发现，以顺式烯烃为底物进行此类反应的例子极少，可能由于该类底物在Brønsted酸或Lewis酸催化剂作用下更易形成七元环内酯（path b，Scheme 1）。Kitamura报道了钌催化的反式烯丙醇环化来制备苯酞，当底物为脂肪族反式烯丙醇时反应效果最好。该研究指出，在更传统的π-烯丙基金属体系中，内酯可以可逆地开环，这可能是利用π-烯丙基底物来合成苯酞的报道很少的原因。

（图片来源：Organic Letters）

      作者此前在研究脱水环化反应时发现，在Brønsted酸或传统Lewis酸存在下，Au(I)和Pd(II)催化剂作为π-酸可能影响SN2'反应。因此，这些复合物可能实现上述设想（path a, Scheme 1），并避免七元环内酯的生成。作者首先以苯甲酸11a为模型，对催化剂进行了筛选（Table 1）。实验显示， AuCl作为催化剂时反应性非常低；在亲电性更强的AuCl3催化下，反应以48％的收率得到了五元环内酯12a和七元环内酯13a的混合物（83:17）。使用Cossy报道的铁催化剂，反应的化学选择性发生逆转，生成了更多的13a。而在催化剂Ph3PAuCl/AgOTf或PdCl2(CH3CN)2作用下，反应均以优异的选择性生成了预期产物γ-丁内酯12a。AgOTf和TfOH的对照实验及其他质子酸的催化实验表明，银盐和质子酸都不能使反应生成γ-丁内酯，而是形成内酯13a。这些结果进一步表明，13a与质子酸或Lewis酸金属催化剂之间存在竞争关系。

（图片来源：Organic Letters）

      在Au和Pd催化下，作者分别利用A和B条件筛查了该反应的适用范围（Table 2）。除极少数底物之外，各种各样的底物都能以较高的收率得到苯酞。在Au催化下，含有给电子基团的羧酸酯和烯丙醇比相应的吸电子取代物反应活性更好。使用Pd催化剂，这些电子效应不太明显，具有各种取代基的底物均能以较高的收率得到苯酞产物。Au和Pd催化剂均能催化形成六元内酯12j，表明该策略也可用于其他非苯酞类化合物中内酯的构建。

（图片来源：Organic Letters）

      为了进一步扩大该反应的适用范围，作者试图将此策略应用于合成脂肪族丁烯酰内酯。从Table 3可以看出，对于简单的丁烯酰内酯，反应可以很好地进行。在Pd(II)催化下，所有底物都能以较高的收率得到预期产物；Au催化的反应却不那么顺利。值得一提的是，15e在Pd催化条件下以90％的收率得到了含环外亚甲基的内酯16e。

（图片来源：Organic Letters）

      上述反应得到的产物中含有乙烯基团，可用于进一步官能化。考虑到天然产物家族中的取代模式，能在末端位置进行氧化反应对于苯酞的合成来说尤其重要。为了探索这一点，作者尝试合成简单的天然产物isoochracinic acid和isoochracinol。酚12b被硅醚保护后，末端烯烃经Wacker氧化产生醛17，进一步氧化成羧酸或还原成醇然后脱保护可以分别得到天然产物18和19（Scheme 3）。

（图片来源：Organic Letters）

结语：

      作者开发了一种利用简单易得的羧酸衍生物和烯丙醇在Au(I)和Pd(II)催化下进行SN2'反应从而合成苯酞和γ-丁内酯的简便策略。使用上述催化剂只生成预期的五元内酯产物，完全避免了其他竞争性环化产物如七元内酯环的产生。这种温和且操作简单的方法可以耐受环外亚甲基，并且可以用于苯酞和萜烯的合成。

原文来自http://www.chembeango.com/news/art?id=20902

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

多模式的光开关是指在外部刺激下具有多种存在形式的分子，它们凭借多状态转换的能力在分子电子器件、光数据存储器、分子机器、传感器及太阳能存储领域引起了广泛的关注。当多个具有开关特性的分子被结合在一起的时候，它们所具有的能力远远不止1+1这么简单。但是多个开关结合在一起的时候往往面临着另外的一个问题——如何单独控制其中某一个开关？如果所有的开关都是通过一个信号控制的，那么无论多少个开关结合在一起也只能实现0到1两种状态的改变；而如果众多开关中的几个被同一信号控制或者相互之间有影响，那么系统的准确性也会受到致命的影响。

图1 大环化合物的同分异构体的吉布斯自由能

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 6069）

近日，哥本哈根大学化学系的Mogens Brøndsted Nielsen教授合成了一种具有多模式的环状分子，这种分子拥有多个可控的开关并可以通过光和热刺激实现不同分子状态的转变。具有光/热转化性能的二氢甘菊环/乙烯基庚富烯（dihydroazulene/vinylheptafulvene, DHA/VHF）系统和具有光转换的性能的顺反式偶氮苯（cis/trans-AZB）系统一直是分子开关领域的宠儿。作者结合这两类分子的优势，合成了一个具有单个偶氮苯单元及两个甘菊环单元的大环化合物，并通过各单元对光/热的响应性对这个大环化合物的状态转换进行了调控。该成果以“Multistate Photoswitches: Macrocyclic Dihydroazulene/ Azobenzene Conjugates”为题发表于《德国应用化学》（DOI: 10.1002/anie.201712942）。

图2 大环化合物的合成路线（左）及晶体结构（右）

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 6069）

大环化合物的合成并不复杂，酰氯取代的偶氮苯（1）与二醇化合物（2）在DMAP存在下进行成环反应便可以得到大环化合物（图2，左）。尽管通过分离发现目标化合物具有非对映异构体（a和b），但是它们的紫外-可见吸收光谱非常类似，不会对后续的结果产生较大的影响。此外，作者得到了其中一个非对映异构体的单晶（trans-AZB-DHA-DHA b），晶体学数据显示这种化合物并不是以单体的形式存在，而是以环套环的二聚物形式存在。

图3 trans-AZB-DHA-DHA到cis-AZB-VHF-VHF的转变（左）；吸光度随照射时间的变化（中）；cis-AZB-VHF-VHF到trans -AZB-VHF-VHF的转变（右）

（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 6069）

作者首先对能量最低的trans-AZB-DHA-DHA进行光转化测试，结果发现在365 nm的光照下，trans-AZB-DHA-DHA在300-400 nm处的紫外吸收持续降低，而420-620 nm内的紫外吸收则持续升高（图3，左）。通过对比偶氮苯及甘菊环单体在光照条件下紫外吸收的变化情况，可以证明这种变化是由偶氮苯的顺反式转化及DHA/VHF的转化共同造成的。基于紫外吸收的数据作者计算出了DHA到VHF的转化率高达86%。此外动力学测试结果显示DHA到VHF的转变与偶氮苯的顺反式变化是相互独立的（图3，中）。而由于VHF到DHA的转化并不能通过光控制，因此对cis-AZB-VHF-VHF进行光照仅可以得到偶氮苯转化的大环化合物trans-AZB-VHF-VHF（图3，右）。

图4 trans-AZB-VHF-VHF到trans-AZB-DHA-DHA的转变（左）；trans-AZB-VHF-VHF和cis-AZB-VHF-VHF随时间变化的紫外吸收（右）

（图谱来源：Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 6069）

由于VHF到DHA的转变是通过热控制的，因此可以与偶氮苯的转化分开从而进行单独的控制。但是由于分子中含有两个VHF，因而作者想知道这两个VHF的转换是否可以分开进行，结果发现在trans/cis-AZB-VHF-VHF到trans/cis-AZB-DHA-DHA的转变过程中，紫外吸收的变化并不是一个连续的过程。因此，作者推断第一个VHF到DHA的转化与另一个VHF到DHA的转化速率并不相同（图4，左）。此外作者研究了这个转变过程中偶氮苯对转化速率的影响，结果发现偶氮苯的存在形式对第一个VHF的转变没有影响，但是含有反式偶氮苯的VHF到DHA的转化速率比顺式偶氮苯快接近三倍。

最后，作者表示尽管所合成的分子有望应用到数据存储领域，但是目前研究的分子只能保存三个字节的信息，这离实际应用还有很长的一段路要走。

全部作者：Alexandru Vlasceanu, Mads Koerstz, Anders B. Skov, Kurt V. Mikkelsen, and Mogens Brøndsted Nielsen

原文来自http://www.chembeango.com/news/art?id=20803

多重键的复分解反应是有机合成中最有趣的反应之一。其中，烯和炔的闭环复分解反应已成为合成小环、中环和大环的有力工具。近期，Schindler和Li分别报道了铁催化的烯烃和羰基化合物的闭环复分解反应，该方法现已应用于共轭材料和不饱和杂环的合成（Scheme 1）。然而，单键尤其是C(sp3)-X键参与的复分解反应却很少被报道。其原因在于该反应中存在烷基-金属中间体的竞争性β-氢消除，并且氧化加成反应能垒较高。

近日，德国马普煤炭研究所的Bill Morandi博士首次报道了铁催化脂肪族二醚的C-O/C-O闭环复分解反应，该反应为四氢呋喃、四氢吡喃和吗啉类化合物的合成提供了新途径（Angew. Chem. Int. Ed.2018, DOI: 10.1002/anie.201802563）。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先，作者以1,5-二甲氧基戊烷（1）为底物对反应条件进行了筛选（Table 1）。20 mol%的Fe(OTf)3作为路易斯酸催化剂可以使反应以85%的收率得到目标产物。其它弱配位的MX3盐如AlCl3、Sc(OTf)3、FeCl3和FeBr均具有不同程度的催化性能。溶剂的筛选结果显示强配位溶剂（乙腈、氯化物溶剂）不利于反应的进行。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

紧接着，作者研究了该反应的底物适用范围（Table 2）。通过调节脂肪醚碳链的长度可以选择性合成五元及六元环醚。底物中含有氟、氯、溴、甲氧基、三氟甲基等取代基的芳环可以顺利发生复分解反应。3位含有大位阻的偕二甲基官能团也可以良好的收率得到目标产物。值得注意的是，该反应可用于桥环及螺环化合物的合成，显示了其在药物研发中的巨大潜力。另外，该反应同样适用于二氧六环及吗啉类化合物的合成（Scheme 2）。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

随后作者研究了这类闭环复分解反应的反应机理（Scheme 3）。作者通过气质联用仪（GC-MS）监测到了反应体系中生成的副产物二甲醚，并通过另外三组对照试验进一步证明气相的二甲醚不是促使反应正向进行的驱动力，而且该反应并非可逆反应。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

此外，作者发现化合物26可以与Fe(OTf)3、NaOMe相互作用得到目标产物，而且化合物1和化合物8在同一反应体系中反应可以得到交叉产物，这表明该反应经历双分子反应机理（Scheme 4）。当使用AlCl3代替Fe(OTf)3时可以检测到1-氯丙烷的生成，证明环状氧鎓离子是反应的中间体。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

基于上述的实验结果，作者提出了反应可能的机理，如图Scheme 5所示：Fe(OTf)3首先与醚氧原子形成路易斯酸碱加合物34；然后非配位的氧原子发生分子内亲核进攻得到环状氧鎓中间体26和Fe-OMe络合物27；最后26发生脱甲基化得到四氢吡喃（2）和二甲醚（3）。

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

结语：德国马普煤炭研究所Bill Morandi博士首次报道了铁催化脂肪族二醚的C-O/C-O闭环复分解反应，该反应为四氢呋喃、四氢吡喃和吗啉类化合物的合成提供了新途径。机理研究实验表明反应由易斯酸催化进行，环状氧鎓是反应的关键中间体。另外，该反应为开发新的惰性C(sp3)-X键参与的复分解反应提供了新思路。

原文来自http://www.chembeango.com/news/art?id=20899

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！

生物检测和临床诊断的需求极大地推动了在亚细胞-、细胞及组织水平上的成像技术的发展。而作为一种能够对生物分子及生物学过程进行实时原位监测的成像技术，荧光成像技术因其极高灵敏度的特点在相关领域有着不可替代的地位。但是对于组织及活体成像，常规的有机荧光染料面临着组织穿透深度不够、不耐光漂白以及信噪比低等问题，因此其应用仅仅局限于对细胞及动物表皮区域进行成像。尽管无机纳米颗粒如量子点或上转化材料相比于有机荧光染料在荧光量子产率及光稳定性等方面具备显著优势，但是他们所含的重金属元素具有潜在的毒性。

为了进一步将高灵敏度的荧光成像模式应用于活体成像等更广泛的领域，有必要引入具有高信噪比、空间分辨率和穿透深度的成像模式。例如基于贵金属表面等离子共振效应的暗场成像（dark-field imaging, DFM）在信噪比方面表现出独特的优势，其能够有效地避免纳米粒子单颗粒成像中来自于整体平均效应的干扰。更重要的是，基于贵金属的CT成像（computed-tomography）能够提供高的空间分辨率、三维断层扫描信号和足够的组织穿透深度。将荧光材料和贵金属纳米颗粒结合，将会获得集灵敏度、时空分辨率和穿透深度于一体的多模式成像工具。因此，将有机荧光染料与无机纳米材料结合不仅能同时具备两者的优点，更可以根据他们不同的特性进行多模态成像。

近日，香港科技大学化学系的唐本忠院士团队制备了一种新型的银-AIE核壳纳米颗粒（AACSNs，图1）并将其用于多模态的生物成像。传统的有机荧光团与贵金属直接结合后，其荧光信号会由于荧光共振能量传递（FRET）或者电子转移（ET）等作用而出现严重损失，但唐院士团队发现在碱性条件下作用，具有氧化还原活性的AIE分子能够将银离子还原成银纳米粒，所获得的银纳米粒同时能够诱导AIE分子在其表面进行自组装，最终形成无机贵金属核-有机AIE壳构成的核壳型纳米结构。新的纳米颗粒不仅保留了AIE分子的聚集诱导发光效应，同时还具有贵金属的等离子体散射特性，并且这种核壳纳米粒可以用作荧光、暗场（DFM）及计算机断层扫描（CT）成像。该成果以“Redox-Active AIEgen-Derived Plasmonic and Fluorescent Core@Shell Nanoparticles for Multimodality Bioimaging”为题发表于《美国化学会志》（DOI: 10.1021/jacs.8b02350）。

作者首先以4,4-二甲氧基二苯甲酮和4-溴二苯甲酮为原料合成了带有甲氧基的AIE分子前体（图2a, 3），通过三溴化硼脱除甲氧基上的甲基后得到了含有酚羟基的AIE分子（图2a, TPE-M2OH）。之后，将TPE-M2OH与银离子在碱性溶液中（pH=10.5）混合，溶液的颜色快速变深（图2b）。通过光谱测试可以发现，变色后的溶液在485 nm处出现了较强的紫外吸收（图2b），这表明溶液中有银纳米颗粒形成。此外，变色后的溶液还在650 nm处出现了明显的荧光发射（图2b），这说明溶液中TPE-M2OH发生了聚集。为了证明溶液中确实含有银纳米颗粒，作者对所得到材料进行了XRD表征（图2c），结果发现所制备的材料中确实含有银微晶，而高分辨透射电镜（HR-TEM）进一步证明了这一点（图2c）。此外，HR-TEM的结果还表明核壳结构中银纳米颗粒核心的尺寸约为45 nm，而AIE壳的厚度约为20 nm。进一步通过调控反应的投料比、反应时间和温度，可以实现对壳层厚度从16 nm 到30 nm的精确调控。

在了解了这种结构的基本的结构和性质后，作者对其成像功能进行了研究。由于贵金属纳米颗粒具有表面等离子体共振特性，作者猜测这种材料可以用于荧光和DFM双模态成像。结果发现，不仅DFM图像中的青色亮点可以和荧光图像中的红色亮点完美重合，他们还都可以与电镜图中的微点一一对应（图3左）。之后，作者研究了AACSNs的胶体稳定性及毒性以备后续的生物成像应用，结果发现AACSNs不仅具有较好的稳定性，而且由于银纳米颗粒被TPE-M2OH很好地分散，其生物相容性得到了较大的提升。接着，作者尝试了细胞中AACSNs的双模态成像，发现其在荧光成像及DFM成像上都有很好的效果。最后，作者对AACSNs进行了荧光及CT的动物成像，结果发现AACSNs在20 mg/mL时对CT信号的增强效果与商品化的试剂相当，并且老鼠的肿瘤部位出现清晰的荧光及CT信号。

全部作者：Xuewen He, Zheng Zhao, Ling-Hong Xiong, Peng Fei Gao, Chen Peng, Rong Sheng Li, Yu Xiong, Zhi Li, Herman H.-Y. Sung, Ian D. Williams, Ryan T. K. Kwok, Jacky W. Y. Lam, Cheng Zhi Huang, Nan Ma, and Ben Zhong Tang

通讯作者：

芳香内酯是一类重要化合物，在多种天然产物、药物制剂和功能材料等中都是关键部分（Figure 1）。C-H活化策略的发展使得芳香内酯的合成取得了重大进展，其中，2-芳基苯甲酸的C-H官能化/C-O环化为制备该类化合物提供了强有力的手段（Scheme 1A）。这些方法通常在过氧化物或过硫酸盐等氧化剂存在下，使用过渡金属催化剂包括Cu、Ag，芳基碘催化剂和光催化剂进行反应。然而，这些方法的共同特征是需要化学计量的氧化剂（例如[PhCO2]2、AcOOH、PhCO2OtBu、K2S2O8和(NH4)2S2O8），并将导致化学废料的产生。因此，芳香内酯可持续合成的研究就显得非常有必要。

（图片来源：Chem. Eur. J.）

      电化学有机合成是一种环境友好且功能强大的合成工具，可用于许多有用的转化当中，其与过渡金属催化和光氧化介导的方法是互补的。近日，合肥工业大学许华建教授和戴建军副教授合作，在Chem. Eur. J.上报道了利用电化学实现C-O键的连接从而构建芳香内酯的工作（DOI: 10.1002/chem.201801108）。作者认为，2-芳基苯甲酸可以通过脱氢C-O环化得到芳香内酯（Scheme 1B），此方法既没有使用过渡金属催化剂也没有使用其他的氧化剂，具有原子经济性。

（图片来源：Chem. Eur. J.）

      首先，作者分别用石墨和铂作为阳极和阴极，对2-苯基苯甲酸（1a）进行电化学C-O环化（Table 1）。实验中发现，室温下在未分隔电解池中以6 mA（4.0 mA cm-2）恒定电流反应5小时后，反应以91％的产率得到目标产物2a。使用其他支持电解质或溶剂可能会降低反应产率；增加或减少恒定电流后，也会导致产率下降。由于电极材料的性质通常对电化学反应很重要，当用铂或玻璃碳作为阳极代替石墨时，产率只有12％和16％。对照实验显示在没有电流的情况下，并未得到产物。

（图片来源：Chem. Eur. J.）

      在确定最佳反应条件后，作者筛选了能够进行电化学C-O环化反应的2-芳基苯甲酸的范围。如Scheme 2A所示，此种电化学C-O环化方法显示出了良好的官能团耐受性，并且其在非常温和的条件下能够有效制备联芳基内酯（57-93％）。通过实验发现，当芳环含有给电子基团如甲基、甲氧基、间二氧杂环戊烯以及吸电子基团如氰化物、硝基、氟、三氟甲基、酮和三氟甲氧基时，反应耐受性都比较好。值得注意的是，卤代物包括氯化物和溴化物对反应也有很好的耐受性，这为产物实现进一步转化如交叉偶联反应提供了便捷的反应位点。此外，未保护的羟基同样具有良好的耐受性。最后，间位取代的底物也能以良好的产率进行环化，并且具有区域选择性。杂芳环结构广泛存在于药物分子中，并且对生物活性有着至关重要的作用。因此，作者尝试利用电化学C-O环化反应合成含杂环内酯（Scheme 2B）。在恒定电流的电解条件下，作者成功实现了C-O环化产物噻吩、吲哚和二苯并呋喃衍生物的合成。

（图片来源：Chem. Eur. J.）

      为了证明该电化学C-O环化反应在有机合成工业中的实用性，作者进行了更大规模的反应。 如Scheme 3A所示，1a在100克级（505 mmol）规模下反应，无需惰性气体保护，以恒定电流电解55小时后，以93％的产率（92 g）得到了目标产物2a。

（图片来源：Chem. Eur. J.）

结语：

      作者开发了一种基于电化学技术的经由脱氢C-O环化直接合成芳香内酯的有效方法。此种电化学反应可以耐受各种官能团，反应底物适用范围广，并且在温和条件下可扩展至100克级规模。由于很多药物分子中都含有芳杂环结构，这种方法今后可以用于合成有价值的生物活性分子。

原文来自http://www.chembeango.com/news/art?id=20626

看更多新鲜有趣资讯，搜ChemBeanGo！