近日，東北師范大學化學學院畢錫和教授領(lǐng)導(dǎo)的卡賓化學團隊在有機分子單原子骨架編輯領(lǐng)域取得了系列研究進展。圍繞“鄰三氟甲基苯磺酰腙（Triftosylhydrazone）”卡賓化學開展了系統(tǒng)研究工作，2024年在《自然·化學》（Nature Chemistry）等化學領(lǐng)域頂級期刊上發(fā)表論文十余篇，推動了這一前沿領(lǐng)域的發(fā)展。
對有機分子進行精確的分子編輯，迅速增加分子骨架的多樣性和復(fù)雜性，是現(xiàn)代有機合成的核心內(nèi)容。畢錫和課題組以氟烷基Triftosylhydrazone原位生成氟烷基卡賓為工具，通過對過渡金屬催化劑、添加物、溫度等反應(yīng)參數(shù)的精細優(yōu)化，化學選擇性地實現(xiàn)了吲哚的骨架“一碳”插入反應(yīng)、C3−H鍵偕二氟烯基化反應(yīng)、2,3-環(huán)丙烷化反應(yīng)及串聯(lián)的2,3-環(huán)丙烷化/N1−H鍵偕二氟烯基化反應(yīng)，從而實現(xiàn)了對吲哚核心骨架和外圍C−H鍵的多樣性分子編輯，制備了結(jié)構(gòu)多樣的含氟的氮雜環(huán)化合物。該成果以“Tunable molecular editing of indoles with fluoroalkyl carbenes”為題，發(fā)表在化學類國際頂級期刊 Nature Chemistry （2024, 16, 988）上。國家自然科學基金委以“我國學者在氮雜環(huán)多樣性分子編輯方面取得進展”為題，報道了這一研究進展。在此基礎(chǔ)上，成功實現(xiàn)了更具挑戰(zhàn)性的金屬卡賓對吲哚/吡咯骨架的不對稱去芳構(gòu)化插入，制備了系列三氟甲基取代的手性氮雜環(huán)化合物，這是首例氮雜芳烴的不對稱單原子骨架編輯反應(yīng)（Nat. Chem. 2024, in press）。以氟烷基Triftosylhydrazone原位生成雙取代卡賓為工具，實現(xiàn)了金屬卡賓對更具芳香性的吡咯和1,2-唑類芳香化合物的去芳構(gòu)化插入，實現(xiàn)了五元雜環(huán)到六元雜環(huán)的直接轉(zhuǎn)化，相關(guān)研究成果均發(fā)表在國際知名期刊德國應(yīng)用化學（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202401359和 2024, 63, e202313807）上，兩篇論文均被編輯遴選為“VIP”論文。建立了吲哚類化合物高度對映選擇性的環(huán)丙烷化反應(yīng)，這是迄今為數(shù)不多的相關(guān)報道，為吲哚的不對稱擴環(huán)反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202408220）。以單取代卡賓代替雙取代卡賓，通過金屬卡賓對吲哚/吡咯骨架的插入反應(yīng)，實現(xiàn)了吲哚/吡咯“變”喹啉/吡啶，提出了新的反應(yīng)機制，解決經(jīng)典Ciamician-Dennstedt反應(yīng)必須使用α-鹵代卡賓的問題（Nat. Commun. 2024, 15, 9998）。單原子骨架編輯的策略進一步拓展到非芳香性雜環(huán)化合物，實現(xiàn)了烯基卡賓對非芳香性三元氮環(huán)的“一碳”插入，成功構(gòu)建了藥物學研究上重要的四元氮環(huán)分子骨架（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318072,“VIP”論文 ）；發(fā)展了“氧”到“碳”的單原子替換策略，實現(xiàn)了三元氧環(huán)到三元碳環(huán)化合物的直接轉(zhuǎn)化（Nat. Commun. 2024, 15, 1951）。
鑒于課題組在單原子骨架編輯領(lǐng)域取得的顯著進展，領(lǐng)域知名學者—加州大學伯克利分校Richmond Sarpong 教授和芝加哥大學Mark Levin教授，邀請課題組在美國化學會《Accounts of Chemical Research》上撰寫綜述文章，系統(tǒng)介紹課題組在這一領(lǐng)域取得的研究成果（Acc. Chem. Res. 2024, in press），這是課題組近五年第三次在這一化學領(lǐng)域重要期刊上發(fā)表綜述文章（Acc. Chem. Res. 2022, 55, 1763; 2020, 53, 662）。同時，獲邀在美國化學會《Chemical Reviews》撰寫綜述文章，系統(tǒng)介紹了磺酰腙卡賓化學的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及未來趨勢（Chem. Rev. 2024, minor revision）。
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2015年，有機化學被遴選為我校重點學科方向，在學科帶頭人（PI）畢錫和教授帶領(lǐng)下，注重學科方向凝練、精心構(gòu)建學術(shù)品牌，經(jīng)過十年建設(shè)，逐步形成了特色鮮明的卡賓化學研究方向。團隊原創(chuàng)性設(shè)計發(fā)展了高效的卡賓前體化合物“鄰三氟甲基苯磺酰腙”，并將其命名為“Triftosylhydrazone”�；谶@一原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，團隊陸續(xù)在《自然·化學》（Nature Chemistry）、《自然·通訊》（Nature Chemmunications）、《德國應(yīng)用化學》（Angewandte Chemie）、《化學》（Chem）等化學領(lǐng)域重要期刊上發(fā)表論文五十余篇，證明了其在有機合成化學中的巨大潛力，吸引了同行的廣泛關(guān)注和跟蹤研究，樹立了標志性的學術(shù)品牌。
除了科學研究，畢錫和團隊在隊伍建設(shè)、基金項目、學術(shù)交流等方面也取得了顯著進展。團隊注重隊伍建設(shè)，形成了小規(guī)模、富于創(chuàng)造性的科研團隊。近兩年，在基金、人才方面取得了積極進展：1人入選國家級人才；獲批國家自然科學基金6項（1項重點項目、2項面上項目、1項青年基金、1項外國學者研究基金及1項國際合作與交流項目）。團隊注重學術(shù)交流，成功舉辦了首屆“卡賓化學前沿論壇”和“東師有機合成前沿交叉論壇”，提升了東師有機化學學科影響力。
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