近年来，联烯（丙二烯）化合物在有机合成化学领域受到了特别的关注。在与其有关的反应研究中，丙二烯的氢化官能化包括简单亲核试剂对丙二烯的加成，能以一种原子经济性的方式得到相应的烯丙基化合物。由于起始烯丙基底物上无需存在离去基团，此方法已经成为传统烯丙基取代方法的替代者。近来，利用过渡金属催化的丙二烯氢化官能化选择性构建C-N键已有报道[1]。然而，通过对丙二烯氢化烷氧基化或氢化羧基化构建C-O键的方法很少[2]。后者也能通过过渡金属催化的丙二烯与碳负离子亲核试剂偶联构建C-C键以选择性地合成相应的支链或直链烯丙基衍生物（Scheme 1）。

      1994年，Yamamoto课题组[3]首次报道了钯催化活化亚甲基和次甲基化合物与丙二烯末端碳的加成反应，该反应具有区域和立体选择性。其他课题组[4,5]则扩展了碳亲核试剂的范围（Meldrum酸，丙二酸酯和β-酮酯）。Yamamoto课题组证实[6]，丙二烯的电子和空间因素对反应的区域选择性有影响。例如，不同的研究表明，烷氧基丙二烯与Meldrum酸或其他1,3-二羰基化合物的反应可以选择性加成在含有烷氧基的碳上（Scheme 1）。另一方面，Luo及其同事[7]开发了一种在手性胺/非手性钯催化体系下，利用含α-支链的β-酮羰基亲核试剂对映选择性加成在丙二烯末端的方法。另外，Breit等人[8]使用铑-手性膦配体催化体系实现了1,3-二羰基化合物与丙二烯的区域和对映选择性加成。

（来源：Organic Letters）

      在此前的文献中，仅描述了基于钯和铑的催化体系用于碳亲核试剂（亚甲基活性化合物）与丙二烯之间的烯烃化反应（Scheme 1），而铜催化的1,3-二羰基化合物与丙二烯之间的烯烃化反应未见报道。近日，法国查尔斯·格哈特蒙彼利埃研究所Marc Taillefer和Florian Monnier课题组在Organic Letters上发表了铜催化的末端联烯与1,3-二羰基化合物区域和立体选择性烯丙基化反应（DOI:10.1021/acs.orglett.8b00575）。

      作者首先研究了N-烯丙基-2-吡咯烷酮1与丙二酸二乙酯a在Table 1所示的各种催化条件下的模型反应。作者测试了1与a在Cu(CH3CN)4PF6催化的反​​应（Table 1, entry 1），发现获得产品1a需要碱参与（Table 1, entries 1−4）。与氢化氨化条件相比，1的碳氢化反应需要在100 ℃下加热活化才能得到中等收率的1a（Table 1, entries 2−4）。随后作者筛选了不同的碱如K2CO3，Na2CO3，Cs2CO3和t-BuOK等，发现Cs2CO3效果最佳。然后对几种铜源如CuI，Cu(CH3CN)4PF6，Cu(OTf)2和 Cu(acac)2等进行了筛选，实验显示CuI比其他铜源更有效。因此，铜催化体系首次实现了用丙二烯1进行丙二酸二乙酯的烯丙基化，并以良好的收率形成所需的γ,δ-不饱和二酯1a。最终，作者确定了最佳反应条件：2 mol % of CuI与1当量的Cs2CO3在100 °C 反应18 h。

（来源：Organic Letters）

      在确定最佳反应条件之后，作者筛选了碳氢化反应1,3-二羰基化合物的适用范围 （Scheme 2）。甲基丙烯酸甲酯和乙酯与1的反应分别在2 mol %的CuI催化剂下以较高分离收率得到1a和1b。另一方面，β-酮酯c和1,3-二酮d，f需要稍高的CuI负载量（10 mol %）才能以较高的分离收率得到相应的产物。令人惊讶的是，经硅胶纯化后单羰基化合物1e的收率能达到54%。值得注意的是，丙二腈及其衍生物在这些条件下不起反应。

（来源：Organic Letters）

      接下来，作者测试了几种类型的末端N-丙二烯基化合物2-12以探索该反应的耐受性（Scheme 3）。首先测试的是几种环状内酰胺2-5与丙二酸乙酯a的反应，均以较高的分离收率得到了目标化合物。实验结果表明N-烯丙基唑是加氢反应的良好候选物。然后，作者用多种碳亲核试剂如丙二酸酯a和β-酮酯c测试了1-丙二烯基-1H-苯并三唑6和丙二烯三唑7。由于在100 ℃下N-烯丙基唑类化合物会快速分解，因此需要将反应温度降低至50 ℃以获得预期产物。最终，将该反应的范围扩展到许多不同的受保护的N-苯基-N-亚烷基衍生物8-13与丙二酸二苯酯a，β-酮酯c和1,3-二酮d反应，均以较高的收率得到了预期产物。作者利用1H NMR谱确证了所有分离产物中双键具有E构型。

（来源：Organic Letters）

结语：

      作者首次实现了铜催化的碳亲核试剂1,3-二羰基化合物的烯丙基化反应，此方法不需要任何额外的配体，允许进行碳氢化的N-烯丙基衍生物底物适用范围广，并且具有高度区域和立体选择性。此外，以中等到极好的收率合成的γ,δ-不饱和二羰基化合物具有很高的价值。

参考文献：

纳米材料是指三维结构中至少有一维在纳米尺度上的材料，由于可以通过改变材料的尺寸、形状和组成而调控其电子学、磁学及光学性质，纳米材料在电学、光学及信息通讯等领域有着广泛的潜在应用。同时，纳米材料在尺寸上与许多生物分子和生物系统类似，也可以通过改性后具备各种功能，因此纳米技术具有极大的生物医学应用价值。目前，纳米医学已经将纳米材料用于运载诊断和治疗试剂，介导生物分子间的相互作用和以高灵敏度、高通量的方式检测生物体内分子水平的改变。金纳米颗粒（Gold Nanoparticles， AuNPs），也被称为胶体金，由于其合成方法直接简单，合成后的金纳米颗粒性质稳定，再加上它具有所有纳米材料都具备的光电性能和良好的生物相容性，是被研究得最多的纳米材料之一。但金纳米颗粒通常是通过细胞的内吞作用进入到细胞的，这种途径对纳米颗粒的尺寸、形状及表面性质有着较高的要求。通常，只有尺寸合适并且呈电正性的纳米颗粒能够以较高的效率进入细胞内，而中性及电负性的纳米颗粒则较为困难。同时，相对于溶液这种较为单一的环境，生物液内的许多物质如蛋白质会对纳米颗粒的性质产生影响，因此即使纳米颗粒在溶液中呈电正性，也会因为蛋白质的包裹而变为电负性。此外，纳米颗粒进入细胞内的过程通常是自发的、难以调控的，因此如何有效地调控这一过程是学者们研究的重点及难点。

近日，西班牙CIC biomaGUNE研究中心的Luis M. Liz-Marzán教授和Ikerbasque基金的Jesús Mosquera报道了通过主客体结合控制细胞吞噬金纳米颗粒的方法（图1）。虽然之前已经有研究发现可以通过调节金纳米颗粒的溶解度、聚集态及光物理性质等手段来控制细胞吞噬金纳米颗粒，但是这些方法仅局限于对pH有响应的金纳米颗粒，并不能作为一种通用的方法。作者另辟蹊径，通过溶剂绿7（pyr）和正四面体状主体化合物（Cage A）的相互作用成功调控了细胞吞噬金纳米颗粒的过程，并发现即使在富含蛋白质的生物液中，这种具有高度选择性的主客体识别行为也能保证细胞吞噬的高效进行。该成果以“Cellular Uptake of Gold Nanoparticles Triggered by Host−Guest Interactions”为题发表于《美国化学会志》（DOI: 10.1021/jacs.7b12505）。

图1. 主客体分子的结构及其结合调控的细胞吞噬金纳米颗粒示意图

（图片来源：J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4469−4472）

作者首先通过改进的Brust-Schiffrin方法和常规的NHS反应制备了负载有溶剂绿7的金纳米颗粒（NP2），并通过ζ-potential、TEM及UV/Vis对所制备的金纳米颗粒及其与Cage A的结合进行了表征，结果发现如预期的一样，NP2的尺寸在2 nm左右，并且在与Cage A结合前其表面呈现电负性（−15±1 mV）。而与主体化合物Cage A（0.2 eq）结合后，金纳米颗粒的表面电势则会迅速变为+15±2 mV，而继续增加主体化合物的含量则会使得金纳米颗粒的表面电势进一步增加。在确定Cage A的结合会改变金纳米颗粒的表面电势后，作者在细胞环境中研究其对细胞吞噬纳米颗粒进程的影响，结果发现HeLa细胞并不会主动吞噬NP2（1 小时培育结果）。然而在Cage A的存在下，细胞对纳米颗粒的吞噬作用显著增强，不仅如此，即使在富含蛋白质的DMEM溶液中，Cage A也能有效增强HeLa细胞对金纳米颗粒的吞噬作用（图2）

图2. Cage A对HeLa细胞吞噬NP2的影响

（图片来源：J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4469−4472）

此外，由于主客体相互作用具有竞争性，作者推测可以通过调节主客体化合物的比例来调控细胞对金纳米颗粒的吞噬进程。为了证实这个的猜想，作者通过反复改变主客体化合物的比率来观察细胞对金纳米颗粒的吞噬作用。结果发现，细胞对金纳米颗粒的吞噬作用在溶剂绿7过量时几乎停滞，而在有适量Cage A的加入后，其吞噬作用可以恢复（图3）。

图3. 主客体调控的细胞吞噬金纳米颗粒

（图片来源：J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4469−4472）

全文作者：Jesús Mosquera , Malou Henriksen-Lacey, Isabel García, Miguel Martínez-Calvo, Jéssica Rodríguez, José L. Mascareñas , and Luis M. Liz-Marzán

图1. 脂肪醇和（杂）芳基卤化物的交叉偶联

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

由镍催化C(sp2)-N交叉偶联反应可知（Acc. Chem. Res. 2015, 48, 1717-1726），与钯催化方法相比，在镍催化脂肪醇和（杂）芳基氯的交叉偶联反应中，C(sp2)-Cl键氧化加成更温和，并且β-H消除更不容易发生。MacMillan及其同事报道了利用光氧化还原催化促进的镍催化C(sp2)-O交叉偶联（图1C），该反应成功使用了脂肪伯醇和仲醇，但亲电试剂仅限于（杂）芳基溴（Nature 2015, 524, 330-334）。来自加拿大达尔豪斯大学（Dalhousie University）的Mark Stradiotto课题组在早期开发了PAd-DalPhos辅助配体（图1D），并将其用于镍催化C(sp2)-N交叉偶联反应（Nat. Commun.2016, 7, 11073）。近日，课题组又报道了辅助配体PAd-DalPhos和CyPAd-DalPhos参与的镍催化C(sp2)-O偶联反应，一系列脂肪伯、仲、叔醇和（杂）芳基（拟）卤化物均能成功参与这类反应。相关论文发表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.8b01800）。

研究初期，作者用1-氯萘（1a）和4-甲基-1-戊醇（2a）或2-丙醇（2b）反应，筛选了不同的辅助配体和无机碱（图2）。实验结果表明，预催化剂C1和C2具有明显优势，尤其是C1；无机碱NaOtBu的效果最好；底物2b的反应活性要低于2a；亲电试剂换成1-溴萘或者增加2b的当量，均可以提高产物4a的产率。

图2. 反应条件筛选

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

接下来，作者使用上述优化后的条件对反应底物进行了筛选，可以看到，脂肪醇和芳基亲电试剂的适用范围都非常广泛（图3，4）。

图3. （杂）芳基亲电试剂与伯醇的交叉偶联

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

图4. （杂）芳基亲电试剂与仲、叔醇的交叉偶联

（来源：J. Am. Chem. Soc.）

总结：

Stradiotto课题组使用PAd-DalPhos和CyPAd-DalPhos辅助的镍预催化剂实现了脂肪伯、仲、叔醇和（杂）芳基亲电试剂的C(sp2)-O交叉偶联反应，为这类反应提供了除钯催化和光氧化还原催化以外的其他选择。

通讯作者：

Mark Stradiotto教授

三芳基胺在有机化学和药学领域中是重要的结构。对于三芳基胺的合成，过渡金属催化的芳基卤化物与二芳基胺的偶联是应用最广泛的，其中芳基卤化物由两个电子还原激活。另一方面，通过单一电子还原激活同样可以使芳基卤化物被杂原子亲核试剂取代，即被称为SRN1反应，不需要过渡金属催化。此外，无过渡金属催化的芳基卤化物（Ar-X）与有机金属试剂之间的交叉偶联反应也已被报道。其反应机理与SRN1反应机理基本类似，但芳基卤化物的阴离子自由基（[Ar-X]•–）直接与有机金属试剂反应而不是分解为芳基自由基（Ar•）再参与反应，即其中一个电子作用相当于催化剂而不是过渡金属，未参与反应的Ar•中间体并未衍生副反应。

日本关西学院大学Shirakawa课题组认为这种电子催化的交叉偶联反应也可适用于Buchwald-Hartwig型C-N偶联反应，该课题组在Chemistry-A European Journal上报道了电子催化的芳基卤化物与二芳基胺基氯化镁之间的偶联反应（DOI: 10.1002/chem.201800011）。

首先作者以2-碘萘（1a）与Ph2NMgCl（3）为底物对格氏试剂、溶剂等反应条件进行了筛选（Table 1）。其中，中间体3由二苯胺（2a）与格氏试剂在THF中制备得到。综合各种因素，最终确定利用BuMgCl制备Ph2NMgCl（3），然后在1,3,5-三甲基苯中加热到185 ℃反应72小时的反应条件下，得到偶联产物。

（来源：Chem. Eur. J.）

在确定了最佳反应条件后，作者首先对芳基碘化物的适用范围进行了筛查（Table 2）。发现除2-碘萘（1a）之外，碘苯（1b）和4-碘联苯（1c）也可以与二苯胺（2a）偶联以高收率得到偶联产物；有位阻的芳基碘化物如1-碘萘（1d）和2-碘甲苯（1e）反应相对变慢，但收率无影响；含有氯原子的4-氯碘苯（1f）以及杂芳基碘也可参与该偶联反应。

随后，作者对二芳基胺的适用范围也进行了筛查（Table 2），发现当二苯胺对位被氯或甲基取代后以及不对称的二芳基胺均可与1a偶联；邻位取代的二苯胺反应变慢；由二碘代芳烃可以获得双胺基化产物。

（来源：Chem. Eur. J.）

考虑到该反应经历了电子催化的芳基格氏试剂与芳基卤化物的交叉偶联反应过程，其可能反应机理如下所示（Scheme 1）：2-碘萘（1a）与ClMgNPh2（由2a制备的）之间的反应可能经历了以下反应历程，即该反应首先经过ClMgNPh2与Np-I间的单电子转移引发，得到[Np-I]•–，它与ClMgNPh2反应。所得的阴离子自由基（[Np-NPh2]•–）与Np-I经单电子转移得到偶联产物（3aa）并再生[Np-I]•–。

（来源：Chem. Eur. J.）

阴离子自由基中间体在反应中的参与过程，通过如下的实验（Scheme 2）得以证明。4-(6,6-二苯基-5-己烯基氧基)碘代苯（1k）与ClMgN(o-tolyl)2在上述最佳条件下反应，不仅得到偶联产物（3kf），而且还得到了产率很低的脱烷基化偶联产物（4）和(二苯基亚甲基)环戊烷（5）。得到产物4和5的合理解释如下（Scheme 2，底部）：来自ClMgN(o-tolyl)2的单电子转移将1k转化成阴离子自由基（I），其与ClMgN(o-tolyl)2反应得到3kf的阴离子自由基（II）。II与1k进行单电子转移后大部分转化为3kf，小部分分解成4-[二(邻甲苯基)氨基]苯酚盐（III）和6,6-二苯基-5-己烯基自由基（IV），后者易环化形成环戊基(二甲基)甲基自由基（V）。V去质子化得到5的阴离子自由基，与经1k单电子转移得到5并再生阴离子自由基I。

（来源：Chem. Eur. J.）

结语：

作者开发了一种电子催化的二芳基胺基氯化镁与芳基碘之间的偶联反应，制备得到三芳基胺，该反应是通过单电子转移机理进行，不需要过渡金属催化剂的参与。

通讯作者：

Eiji Shirakawa

金属-有机框架（Metal-Organic Frameworks），简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的纳米孔结晶材料。因为MOFs框架结构的特性，相关材料通常具有高的比表面积，规则有序和可调的孔径大小和形状，以及易功能化等特点。因此MOFs材料在组装功能性膜方面具有很强的吸引力。相比于传统的沸石分子筛材料，MOFs的结构具有更多样性的孔径和形状，其中柔性孔能够可逆地调节孔径来适应吸附物，使其具有更为广泛的应用性。近年来，基于金属有机框架的薄膜在小分子分离、传感器、膜催化反应器及其他领域都取得了巨大的成功。

近日，德国慕尼黑大学的Dana D. Medina教授和Stefan Wuttke教授通过对干胶法（Dry Gel Conversion， DGC）和蒸汽转化法（Steam-assisted Convertion, SAC）的研究发展出了一种新型的制备金属有机框架的方法——Vapor-Assisted Conversion（VAC），并通过这种方法在多种基底表面制备出了锆基金属有机框架结构。该成果以“On-Surface Synthesis of Highly Oriented Thin Metal–Organic Framework Films through Vapor-Assisted Conversion”为题发表于《美国化学会志》 （DOI：10.1021/jacs.7b08174）

图1 VAC法制备有机金属框架流程图

（来源J.A.C.S. ASAP, 10.1021/jacs.7b08174）

如图1所示，VAC法制备有机金属框架所需要的设备较为简单：一个玻璃容器作为反应器，一个玻璃平台作为支撑平台。在开始制备MOFs时，先向容器中加入DMF与醋酸的混合溶液作为蒸汽来源，然后将所需要的基底放置于支撑平台上，接着向基底上滴加一定量的前体溶液（金属锆化物、二羧酸和醋酸按一定比例配置的DMF溶液），最后将容器密封并于100°C下保持3 h。反应完全后，只需将基底取出并进行干燥后便可得到对应的MOFs膜。通过这种方法，作者在金表面及硅表面制备出了一系列的MOFs薄膜，并通过XRD、SEM及AFM表征发现VAC法制备出的薄膜具有较高的结晶度、晶体取向及完美的片状结构。此外，作者详细分析了反应条件对MOFs成膜的影响，如前体溶液的组成、浓度和加入量，以及反应温度和反应时间，发现前体溶液中的醋酸可以调节MOFs晶体化的过程从而进一步影响膜的晶体化程度，而3小时的反应时间及100°C的反应温度则是MOF膜形成的必要条件。此外，作者还通过乙醇的吸附实验证明了这种方法制备的MOFs同样具有多孔结构，可以被用于制备多孔薄膜材料。

图2 VAC法制备的MOFs薄膜的XRD图谱

（来源：J.A.C.S. ASAP, 10.1021/jacs.7b08174）

全文作者：Erika Virmani, Julian M. Rotter, Andre Mähringer, Tobias von Zons, Adelheid Godt , Thomas Bein, Stefan Wuttke, and Dana D. Medina

含氮分子在自然界、药物和农药中普遍存在，因此C–N键构建方法的开发显得非常重要。通用的方法是选择性氧化C–H键生成胺类衍生物，其显著优势之一是可以对现有分子的结构进行后期修饰，增加分子的多样性。不过这类反应的潜能没有完全开发，因为底物范围和分子间的反应仍然受到限制。此外，对于密集官能化的复杂分子和极性底物如铵盐和氮杂环来说，C–H胺化反应的产率相对较低。

近日，斯坦福大学的J. Du Bois课题组报道了一种通用有效的复杂分子一步胺化方法，这种方法只需要1当量底物、少量的反应添加剂和方便的氮源（图1）。相关论文以“Intermolecular sp3 C–H Amination of Complex Molecules”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.201713225）。

图1. sp3 C–H胺化的通用方法

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

为了实现富氮底物和铵盐的胺化，作者尝试使用极性溶剂以促进底物的溶解。以异薄荷醇1a为底物、[Rh2(esp)2]为催化剂、PhOSO2NH2（PhsNH2）为氮源，作者测试了一系列反应溶剂（图2）。实验结果显示，当反应溶剂为特戊腈（t-BuCN）或苯甲腈（PhCN）时，C–H胺化反应的产率最理想（Entry 10，11）。

图2. 铑催化C–H胺化反应条件优化

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

有了最佳反应条件之后，作者对胺化底物进行了拓展。如图3所示，环己酰亚胺（2b）、雌酮（2c）、香紫苏内酯（2d）以及其他活性药物成分（2g，2k，2o，2p）均能成功实现官能化，产率为40-75%。反应对苄位和叔碳C–H键的氧化有特殊的选择性，而对胺化位点附近的立体中心具有适度的非对映选择性。

图3. C–H胺化反应底物拓展

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

与预期结果一致的是，缺电子和空间受阻的底物反应得到的产物通常产率较低。如果底物要求不严格的话，使用2-3当量底物反应可以得到与氮源当量接近的产物。重要的是，氨基磺酸酯产物可与吡啶一起在乙腈水溶液中敞口加热，从而转化为相应的伯胺（图4）。乙酸芳基酯、β-酮酸酯、内酯和甲酯等对水解敏感的官能团也能够耐受这类水解反应条件。

图4. 氨基磺酸酯产物脱保护

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

接下来，作者开展了一系列实验以探究特戊腈增强分子间C–H胺化反应的原因。[Rh2(esp)2]配合物的紫外-可见光谱表明（图5），乙腈、特戊腈和苯甲腈有着相似的σ-供体强度，并且供电子能力强于醋酸异丙酯（i-PrOAc）、环丁砜（sulfolane）和碳酸丙烯酯（propylene carbonate）。根据课题组前期工作和文献可知（J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7558–7559; Chem. Eur. J. 2011, 17, 5827–5832），分子间C–H胺化反应会通过单电子催化剂氧化构建Rh(II)/Rh(III)二聚体，该配合物的稳定性和寿命对于实现高反应转换数（TON）来说至关重要。作者推测特戊腈等强配位溶剂能够稳定氧化配合物，从而提高反应转换数。但这个解释不能说明为什么特戊腈和苯甲腈的效果要明显好于同样是强配位溶剂的乙腈。作者注意到，C–H胺化反应中溶剂也会被氧化生成离子（J. Am. Chem. Soc.2007, 129, 562–568）。进一步的氘代溶剂实验和19F NMR实时监测的19F标记H2(esp)配体结果显示，与乙腈和二氯甲烷相比，在特戊腈中能保留更多完整的催化剂配合物（图6），从而证实溶剂对[Rh2(esp)2]的寿命和降解途径有影响。

图5. 铑催化剂配合物的紫外-可见光谱

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

图6. 19F NMR检测催化剂配合物

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

总结：

Bois课题组开发了分子间C–H胺化反应的通用方法，并用此方法生成了天然产物和药物活性成分等复杂分子的氨基磺酸衍生物。研究中发现特戊腈（t-BuCN）能够显著提高催化剂的反应转换数并达到前所未有的反应范围。

通讯作者：

J. Du Bois教授