有机合成出现新技术 打破过去无法合成的定律

美国斯克里普斯研究所（TSRI）的科研人员发明了一种让复杂有机分子耦合的新方法，并合成了60多种新的化合物，其中90%为新化学实体（NCE）——这些新化学实体在以前看来不是缺乏合成的现实条件就是根本不可能合成。这一关于羧基官能团烯烃交叉偶联的研究成果发表在12月17日的《自然》杂志上（题名：Functionalized olefin cross-coupling to construct carbon–carbon bonds, Nature, 516, 343-348, DOI: 10.1038/nature14006）。

运用新技术，科研人员可以使两种烯烃耦合并在其碳原子主链上生成新的化学键。据物理学家组织网，新方法被称为“温和法”，意思是它不需要极端的温度和压力，也不需要刺激性强的化学物质。因此，使用其他交叉偶联方法会被破坏的官能团，在这种新方法中其化学性质可以“完好无损”。同时，新方法对实验设备的要求也很简单，只需要使用普通的铁催化剂并以市面上常见的硅烷和乙醇作为溶剂，而且实验可以在开口的烧瓶中进行，也就是说，不需要排除空气和水分。

碳-碳偶联方法在有机化合物合成中具有重要地位，不过迄今这种方法一直被其局限性所困扰：如果其中一种原料化合物包含的官能团附着于其主体结构上，实验就经常以失败告终；而且在“杂原子”——非碳原子例如氮原子、氧原子和碘原子等——出现的情况下，这种方法经常不太灵验，尽管这些“杂原子”在化学合成中十分重要。

这一新发现源于斯克里普斯研究所关于人工合成传统中药中天然化合物的科研项目。在该项目中，科研团队开发了一种在实验室中制造目标分子的技术。之后他们意识到，可以将新技术用于两种较为简单的烯烃的耦合。下一步科研人员将对技术进行改进以用于附着在“杂原子”上的更为复杂的烯烃偶联。

在以前实验基础上，作者使用图2a中所示的模型系统，其中甲硅烷基烯醇醚1作为供体，环己烯酮（2）作为受体，以形成官能化的烯烃交叉偶联。的类似于先前开发的，采用的Fe（ACAC）这些条件应用3（4，ACAC，乙酰丙酮）作为催化剂和PhSiH 3作为化学计量的还原剂。所形成的还原性偶联产物3基于使用内标的GC / MS（气相色谱/质谱），产率为53％。从模型系统中的副产物和有关反应的分析导致的副产物14 – 17产生（图2b）。化合物16和17可能来自Fe（acac）3表现为路易斯酸的性质，作者希望通过增加Fe中心的空间屏蔽量来减弱催化剂的路易斯酸度。尽管尝试用缺电子（10和11）和富电子（12和13）取代基改变配体的电子结构消除了反应性，但添加物Na2HPO4使所需产物3的产率从69％增加当使用Fe（dibm）3作为催化剂时，达到78％。使用约45种其他无机和胺碱作为添加剂不会导致产率增加，表明Na2HPO4不仅仅是作为缓冲剂。另外，Fe（dibm）3能够与不与Fe（acac）3反应的供体形成产物（18，图2c），其反而提供了大量的副产物16和17。在该实验的过程中，作者发现Fe（dibm）3在供体烯烃上的杂原子取代物含有路易斯碱性孤对子时提供最高产率，而Fe（acac）3在没有这种部分的情况下证明是优异的。

为了证明该反应的实用性，作者大胆的尝试将有机溶剂换成日常的酒类饮品。以乙醇为对照组A，B组为伏特加，C组为龙舌兰， D组为施格兰金酒，E组为威士忌酒，F组为巨石IPA，G组为夏敦埃酒和H组为蒙特思梅洛红。

事实上，从TLC结果看来，C组为龙舌兰，F组为巨石IPA和H组为蒙特思梅洛红相对于其他组来说得到的产物比例较少，效果较差。而D组为施格兰金酒，E组为威士忌酒做为反应溶剂来说的话，得到较多的C-C偶联产物，小编猜测威士忌酒和施格兰金酒中酒精含量较多，纯度较高。