东京工业大学的科学家们开发了一种生产多种有机锡化合物的新策略,这些有机锡化合物是许多有机合成方法的基础。他们的方法是基于对苯乙烯基阴离子的光激发,这会改变其电子状态并增加其选择性和反应性,从而形成有用的化合物。这项新研究将有助于生产许多生物活性产品,新药和功能材料的有效合成。

科学家们开发生产多种有机锡化合物的新策略

有机锡化合物也称为锡烷,是由锡(Sn)、碳氢化合物以及某些其他元素(如氮和氧)制成的。在1970年代,锡烷迅速成为有机合成领域的基础,主要是因为它们在反应中用作试剂,这对于化学家结合各种有机分子仍然至关重要。


对于有机锡试剂而言,同样重要的是我们赖以制造它们的技术和分子。锡烷基阴离子已成为有机锡试剂使用最广泛的前体。然而,它们的化学性质使其易于参与与目标有机锡试剂的合成竞争的有害反应。这降低了产率并限制了主要反应,从而限制了可能在实践中生产的有机锡试剂。


令人惊讶的是,在东京工业大学和日本东京大学最近的一项合作研究中,科学家发现了一种新型的苯乙烯类物质,可用于生产有机锡试剂。在他们的论文中,发表在《美国化学学会杂志》上,他们解释说,这种新的苯乙烯类物种首先是根据先前工作中观察到的微小异常而理论上存在的。在涉及苯乙烯基阴离子的研究中,我们偶尔检测到少量的二氢萘酮化合物,这些化合物可能是通过对苯乙烯基阴离子进行光照射而产生的。受这些发现的启发,我们对探索这些理论上受光激发的苯乙烯基阴离子物种的合成应用感兴趣。 Tokyo Tech首席研究员Yuki Nagashima助理教授解释说。


通过密度泛函理论计算,研究小组确定三甲基锡阴离子(Me3Sn)(一种标准的锡烷基阴离子)对蓝光具有特殊的亲和力,从而使分子激发到激发的“单”态。从该状态,系统自然地发展到另一种状态,称为激发“三重态”,其中两个电子不成对。这种易于诱导的从三聚体阴离子转变为处于兴奋的“三重态”状态的三聚体自由基使该三聚体物种具有极大不同的化学特性,包括增强的反应性和对某些化合物的选择性。

科学家们开发生产多种有机锡化合物的新策略

科学家们探索了光激发的苯乙烯基阴离子与几种化合物(包括炔烃、芳基氟化物和芳基卤化物)之间的反应。他们发现,光激发的苯乙烯基物质对合成常规苯乙烯基阴离子不易产生的各种有用试剂具有空前的选择性。此外,这些光激发阴离子具有显着的芳基分子的脱氟甲锡烷基化和脱卤代甲锡烷基化能力。简单来说,这意味着如果您有芳基氟化物或卤化物(分别具有氟或卤化物基团的有机分子),则很容易建立将氟或卤化物基团替换成苯乙烯基的反应。


长岛教授对结果感到兴奋,他说,尽管已经建立了近两个世纪的许多锡烷基化方法和试剂,但我们使用光激发阴离子物种的方案为制备各种有机锡化合物提供了一种新的补充工具。


这种新方法无疑将有助于合成许多生物活性产品,新药和功能性材料,并且正在进行进一步的研究,以了解我们将走多远。


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