西安交大JACS：溶剂影响化学反应机理的研究进展

在有机化学中，含缺电子杂环偶氮二烯的反电子需求Diels−Alder（iEDDA）反应是合成多官能化杂环的一种有效方法。该反应目前已被广泛应用于生物正交偶联、天然产物全合成、金属有机框架修饰、碳纳米管功能化以及微阵列的构建等方面。这些反应通常在甲醇等溶剂中沿碳碳轴，通过Diels-Alder环加成（C3/C6环加成）的历程进行，生成一系列二嗪化合物。令人惊讶的是，当以六氟异丙醇为溶液时，则发生反常的N1/N4环加成得到1,2,4-三嗪产物。迄今为止，六氟异丙醇对这类反应的选择性和路径的影响尚缺乏系统深入的理论研究。

针对1,2,4,5−四嗪与烯胺在六氟异丙醇中独特的反应现象，西安交通大学化学学院段新华教授（点击查看介绍）团队与美国加州大学洛杉矶分校K. N. Houk教授（点击查看介绍）合作，对四嗪化物与烯胺环在不同溶剂中环加成反应进行了详细的理论与计算研究。理论计算研究发现，在常见的甲醇或氯仿溶剂中，反应经过经典的C3/C6环加成过程。而在六氟异丙醇溶剂中，反应在生成第一个氮碳键以后，通过六氟异丙醇分子协助脱质子化过程，反应经过了一个全新的3，3-sigma重排。美国斯克利普斯研究所Dale L. Boger教授及其博士生朱紫熹对该研究提供了实验的帮助。总之，该研究通过理论研究揭示了溶剂效应在环加成反应中的特殊作用，这一发现为理解和控制环加成反应的选择性提供了新的思路。

该项研究成果近日以“1,2,4,5−四嗪与烯胺在甲醇和六氟异丙醇中反应理论计算研究”（Computational Studies of Reactions of 1,2,4,5-Tetrazines with Enamines in MeOH and HFIP）为题发表在国际权威学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。西安交大化学学院马鹏琛助理教授为该文章的第一作者和通讯作者，化学学院段新华教授、加州大学洛杉矶分校K. N. Houk教授以及斯克利普斯研究所Dale L. Boger教授等为该论文的共同作者，西安交通大学化学学院为本论文的第一完成单位。此项研究工作得到了国家自然科学基金青年基金(No .22103060 )、博士后基金(2021M702584) 以及西安交通大学创新基金等多个项目的支持。

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Computational Studies of Reactions of 1,2,4,5-Tetrazines with Enamines in MeOH and HFIP

Pengchen Ma*, Dennis Svatunek, Zixi Zhu, Dale L. Boger, Xin-Hua Duan, and K. N. Houk*

J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c06067

第一作者介绍

马鹏琛，2020年1月毕业于中国科学院化学研究所。2020年9月进入西安交通大学化学学院。期间，2021年9月-2023年9月于加州大学洛杉矶分校（UCLA）从事博士后研究，合作导师为K. N. Houk教授。主要从事理论与计算化学反应机理相关的研究工作。目前主持有国家自然科学基金青年、中国博士后基金，西安交通大学创新基金等项目。以第一作者或合作者的身份在Nature; Science; Nature Catal.; ACS Cent. Sci.; Nature Comm.; J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Edit.; Chem. Sci.; ACS Catal.; Org. Lett. 等知名SCI期刊发表论文十余篇。本课题组长期招收理论与计算实习本科生，联培研究生（含实验背景研究生）。欢迎垂询！

段新华

https://www.x-mol.com/university/faculty/284068 

K. N. Houk

https://www.x-mol.com/university/faculty/843 

马鹏琛课题组链接

https://gr.xjtu.edu.cn/web/0020200590 

X-MOL课题组链接

https://www.x-mol.com/groups/mapengchen_research