有机硼和有机硅化学三元素化的新视野

近年来，含有硼(B)和硅(Si)的有机化学品在各个领域都有应用，包括光电子学和制药。此外，它们还可以作为复杂有机化学品的构建块。因此，科学家们正在积极寻找新的方法来利用这些多功能化学工具，并生产更多种类的有机硅和有机硼化合物。

目前可用于这些化学物质的合成方法的一个局限性是，我们不能在芳族氮杂环中引入多个含B和Si的基团，即其中一个碳原子被氮原子取代的碳环。如果我们能够产生并自由转化这些分子，它将解锁与药物化学相关的几种化合物的合成。

幸运的是，包括日本东京工业大学(Tokyo Tech)助理教授Yuki Nagasshima在内的研究团队找到了解决这一限制的直接方法。正如他们最近发表在Nature Communications上的研究所解释的那样，该团队开发了一种方法，使他们能够同时用B-，Si-和含碳基团修饰具有芳香氮杂环的小有机分子。

他们的方法从喹啉或喹啉衍生物开始，该衍生物与具有所需碳基团的有机锂化合物反应。该碳基团附着在氮杂环的碳位点之一。然后，引入含有Si-B键连接的Si和B基团的单个化合物。该化合物取代锂原子并通过氮位点的B基团连接自身。

最后，通过刺激并最终用蓝光破坏Si-B键，B和Si基团以可预测的方式重组，将自己附着在氮杂环内的不同位置。这反过来又产生三重异质元素化(碳硅硼化)喹啉衍生物作为最终产物。

该团队测试了他们的合成方法，以生产30多种喹啉衍生物，其中一些以高产量生产。最值得注意的是，所提出的方法提供了出色的立体、化学和区域选择性，这意味着反应产生了具有高特异性的所需化合物。最重要的是，该过程是“一锅”，只需要可见光作为添加剂，大大减少了相关的成本和时间。

通过各种实验和详细的计算分析，该团队进一步揭示了他们方法背后的机制。“根据我们的计算和实验结果，我们得出结论，在光照射下现场产生甲硅烷基自由基物种，而不是甲硅烷基阴离子，促进了整个三重异质元素化反应，”Nagashima博士解释说。对于寻求基于该技术开发新的合成方法的未来化学家来说，这一见解肯定会被证明是重要的。

最后，作为概念验证，该团队测试了一种特殊的异元素喹啉作为合成有机化合物的支架。简而言之，他们测试了用任意官能团(如-OH，甲基和苯基)替换Si和B基团的难易程度。结果是有希望的，正如Nagasshima博士展望未来所强调的那样：“尽管Si-B基团的化学和立体选择性转化仍在研究中，但我们相信碳硅硼化喹啉可以成为多功能合成平台。

让我们看看有机化学家可以为东京技术团队展示的方法找到哪些有趣的应用!