Acc. Chem. Res.：单原子骨架编辑

单原子骨架编辑（single-atom skeletal editing）具有原子和步骤经济性高、逆合成分析简单等优点，是一类具有巨大潜力但尚未充分开发的新型化学转化。卡宾反应性丰富，是实现环状化合物骨架编辑的重要工具。基于卡宾的单原子骨架编辑反应可以追溯至1881年报道的Ciamician−Denstedt反应，但直到最近几年才受到合成和药物化学家的重视。然而，此类骨架编辑通常使用特定的α-卤代卡宾前体（如卤仿、α-卤代重氮乙酸酯、α-卤代双吖丙啶等），限制了其官能团多样性和广泛应用。因此，开发环境友好、通用型官能化卡宾前体及高效、新型的单原子骨架编辑反应，仍是该领域的重要挑战。

东北师范大学毕锡和（点击查看介绍）课题组开发了易分解的邻三氟甲基苯磺酰腙，将其命名为“Triftosylhydrazone”，解决了传统对甲基苯磺酰腙分解温度高、难以应用于低温反应的问题，实现了多种有效的卡宾转移反应，推动了磺酰腙卡宾化学的发展（Acc. Chem. Res. 2022, 55, 1763; Chin. J. Chem. 2024, 42, 2071）。2018年，毕锡和课题组实现了首例金属卡宾对链状1,3-二羰基化合物的“一碳”插入反应。最近三年，该课题组以邻三氟甲基苯磺酰腙原位生成金属卡宾为工具，在单原子骨架编辑领域取得了一系列进展。鉴于此，加州大学伯克利分校Richmond Sarpong 教授、芝加哥大学Mark Levin教授和麻省理工的Alison Wendlandt教授作为Accounts of Chemical Research客座编辑，邀请毕锡和教授在“Skeletal and Stereochemical Editing”专刊上撰写了题为“Triftosylhydrazone in Single-Atom Skeletal Editing” 的专题综述文章。该综述阐述了基于卡宾策略的单原子骨架编辑反应的发展历史和现状，并根据反应关键中间体，从以下三个方面总结了课题组以邻三氟甲基苯磺酰腙为卡宾前体，在单原子骨架编辑方面取得的最新进展：1）经历环丙烷中间体的吲哚、吡咯骨架“一碳”插入反应；2）经历氮叶立德的吡唑、吲唑、异噻唑、异恶唑、氮丙啶骨架的“一碳”插入反应；3）经历氧叶立德的环氧丙烷“氧到碳”的单原子交换反应，以及4）吲哚、吡咯的不对称碳原子插入反应。

总结与展望

尽管卡宾参与的分子骨架编辑取得了重要研究进展，为杂芳烃的精准转化，杂环化合物的高效制备提供了新方法和思路，但是该领域仍存在亟待解决的问题：1)目前研究大多局限于五元氮杂芳烃，其它杂原子（如氧和硫）的杂环化合物单原子骨架编辑反应值得期待；2）催化不对称单原子骨架编辑反应充满挑战，需要开发优势的催化剂和催化体系；3）大多使用铑、银等贵金属催化剂，廉价金属催化是未来单原子骨架编辑研究的重要方向。

上述综述发表在Accounts of Chemical Research，东北师范大学毕锡和教授为论文通讯作者，研究团队副教授刘兆洪、师资博士后张晓龙为论文共同第一作者。

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Triftosylhydrazone in Single-Atom Skeletal Editing

Zhaohong Liu, Xiaolong Zhang, Paramasivam Sivaguru, and Xihe Bi*

Acc. Chem. Res., 2024, DOI: 10.1021/acs.accounts.4c00709

导师介绍

毕锡和

https://www.x-mol.com/university/faculty/9495 

课题组链接

https://bigroup.nenu.edu.cn