2026 河西走廊有机合成与能源化学学术研讨会

新物种的发现是新物质创造的发动机。酰胺键是生物活性分子的重要组成分，包括各种临床批准和天然衍生的药物、多肽、蛋白质和化学探针，它们的衍生化代表了有机化学的一个重要目标。氟化甲基基团(三氟甲基、二氟甲基、单氟甲基)已被广泛应用于影响有机分子的物理性质，如亲脂性、(代谢)稳定性、pKa、构象和溶解度等，因此含氟化合物在医药和农化工业领域越来越受到重视。在该工作开展之前，氮-氟化甲基酰胺结构研究处于起步阶段:氮-三氟甲基酰胺研究较为成熟[1,2];氮-二氟甲基酰胺结构仅有一篇文献报道[3]，且合成选择性差、产率低;氮-单氟甲基酰胺结构仍未被发现。作为酰胺合成的理想起始材料，胺和羧酸广泛存在于自然界中、容易获得、稳定、高度功能化、且在工业上大规模生产。本项目拟以胺和羧酸为原料，对氮-氟化甲基酰胺结构进行系统性合成探索，期望高效建立高功能化氮-氟化甲基酰胺库，促进相关药物、生命科学和材料的发展。

在过去的十五年中，铜催化的不对称炔丙基取代反应引起了广泛关注。其立体化学控制是通过亲核试剂在铜-亚丙二烯基中间体的γ位进行加成来实现的，这是远程立体控制的一个显著实例。由于铜-亚丙二烯基中间体仅有一个反应活性位点，因此亲核加成在γ位表现出专一的区域选择性。目前已发展出多种催化体系和活化模式，从而构建了多样化的手性炔丙基骨架。在炔丙基酯中引入C=C双键后，会产生两个反应活性位点（γ位和ε位）。实现这类分子的催化不对称取代反应极具挑战性，但也为化学家探索新的活化模式和创制新型手性化学品提供了大量机遇。基于我们对铜催化炔丙基取代反应的持续兴趣，我们设想用芳香基团替代C=C双键的可能性。如果这一设想得以实现，那么铜催化远程炔基芳基酯的概念将得以建立。

炔烃作为重要的化工原料，将其转化为高附加值精细化学品是工业界和学术界长期关注的研究热点。其中，以来源广泛、无毒可再生的二氧化碳作为羧基源，与低附加值的炔烃进行直接羧化反应制备高附加羧酸，从可持续性和经济效益角度均显示出显著吸引力。但炔烃独特的结构与性质导致反应的立体选择性和区域选择性难以控制，以及二氧化碳的低活性使得炔烃与二氧化碳的可控选择性发散羧基化具有重要的研究意义和挑战性。基于此，基于课题组前期在电化学烯烃的官能团化和光催化羧基化反应研究基础，发展了一种无金属、无外加催化剂、还原剂、配体及其他添加剂的温和条件下，炔烃与二氧化碳的电化学可控的发散性单/双羧化与氢羧化反应。通过调控底物、溶剂和电解质，以良好的产率和选择性得到了系列苯丙炔酸、肉桂酸、富马酸和琥铂酸及其衍生物。

铜催化炔丙位取代

二芳基醚骨架广泛存在于天然产物、药物分子与功能材料中，是一类极具价值的有机结构单元。传统的合成方法存在诸多局限：Ullmann 偶联反应通常需要高温环境，且需使用化学计量铜催化剂，反应条件严苛；Buchwald-Hartwig 偶联依赖钯等贵金属催化剂，合成成本偏高；以重氮盐作为亲电试剂的合成路线中，重氮盐热稳定性不佳，存在潜在爆炸安全隐患。芳基三氮烯可作为重氮盐的替代试剂，但现有转化大多需要当量路易斯酸或布朗斯特酸作为活化促进剂，原子经济性不理想，同时强酸性环境也会制约底物适用范围。针对上述难题，本文发展了一种可见光促进铜催化酚与芳基三氮烯的交叉偶联新策略。该策略充分利用芳基三氮烯兼具芳基化前体与内置弱碱的双重特性，借助光诱导 C–N 键均裂生成芳基自由基，能够在无添加剂、近中性温和条件下高效构筑二芳基醚结构，为三氮烯的活化及其在有机合成中的应用提供了更温和的新策略。

咔唑衍生物作为一类关键的含氮杂环化合物，具有独特的电子分布和反应活性，使其成为光电材料与生物活性分子构建中不可或缺的骨架单元。其自偶联衍生物-联咔唑由于具有优越的共轭体系，在有机光伏、有机发光二极管和半导体等领域表现出重要的应用价值。联咔唑能够调控能级和电荷传输性质，从而用于制备高性能磷光OLED。同时，联咔唑骨架也存在于具有抗肿瘤和抗HIV活性的天然产物中，因此，通过N-N偶联合成联咔唑有望拓展其在材料科学和药物领域的应用。然而，传统的N-N键构建主要依赖过渡金属催化剂、化学氧化剂和苛刻的反应条件，这限制了其实际应用，且与绿色化学理念相悖。为此，我们开发了一种以三氮烯为催化剂、电化学合成N-N自偶联咔唑的策略。

含氮杂环支架，包括吲哚、吲哚和咔唑，构成了基本的结构框架，广泛分布于天然产物、药物、染料分子和光电功能材料中。同时，咔唑和吲哚类化合物也是重要的煤焦油基精细化工中间体。上述化合物的卤化反应引起了合成化学家的广泛关注，因为卤代杂环化合物是许多反应中的关键中间体，包括交叉偶联、核取代等，这有利于合成功能材料、生物活性化合物和天然产物。此外，在药物开发领域，含卤素原子的杂环化合物可以改变药物分子的活性、溶解性和稳定性。然而，这些杂环化合物大多具有多个活性中心，这使得它们的选择性修饰具有挑战性。例如，受氮原子的电子给予效应的影响，CAR的活性中心。苯并咪唑和吲哚类化合物集中在相对于氮原子的邻位和对位；具体地说，吲哚的C5和C7位以及咔唑的C1、C3、C6和C8位容易发生亲电取代(如硝化、磺化等)目前，咔唑的C-3位的卤化主要通过两种方法完成：以叠氮或苯肼为起始原料，在金属催化、可见光照射或热条件下，和使用NBS或Barluenga试剂在加热条件下通过铜或铁催化直接卤化咔唑。吲哚的选择性卤化反应也没有得到很好的发展，近年来只报道了有限的例子。此外，吲哚在C-5位的直接选择性卤化仍然具有挑战性，C-5卤化吲哚通常是通过还原相应的C-5卤化吲哚来实现的。

芳香胺在药物和高价值材料中普遍存在。因此，开发 C-N 键形成方法在学术界和工业界都非常有价值。一般来说，芳香胺是通过逐步制备的，从简单芳烃的 C-H 键硝基化、卤化或硼酸酯化构建具有官能团的芳烃化合物。随后进行还原或交叉偶联得到芳香胺（例如，Buchwald-Hartwig 胺化、Ullmann 偶联、和 Chan-Evans-Lam 偶联 ）。尽管可靠性很高，但这些方法受到预官能团化需要额外步骤的限制。需要开发更加有效的策略。

手性1,4-二炔是现代有机合成中一类重要的合成砌块，广泛用作天然产物及药物分子合成的关键中间体[1]。借助成熟的转化方法，这类化合物可进一步衍生为结构多样的手性分子。例如，通过半氢化反应，手性1,4-二炔能够选择性地转化为具有可控E/Z几何构型的手性戊-1-烯-4-炔或二烯烃[2]，而这些结构单元广泛存在于诸多生物活性分子（如安布鲁西星S）的核心骨架之中[3]。此外，经全氢化反应，手性1,4-二炔还可用于构建带有三个烷基取代基的叔碳手性中心，这类化合物难以通过其他方法获得。本文中，我们报道了一例铜催化的不对称炔基化反应，该反应使用反应活性较低的炔丙基氯为底物，并采用我们此前发展的新型三齿f‑PNN配体[4]。该策略能够有效抑制丙二烯副产物的生成，以优异的化学选择性为手性1,4-二炔的合成提供了一条高效途径。本方法具有反应条件温和、底物适用范围广以及官能团兼容性良好等优点。