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芳炔是一種可以實現(xiàn)芳環(huán)官能團化的高反應活性中間體。近些年來，化學家們發(fā)展了一系列苯炔前體來實現(xiàn)苯炔的原位生成，但其通常需要在強堿或氟化物的存在下反應，在某些情況下會具有一定的官能團局限性（Fig. 1a）。最近，美國科羅拉多州立大學Robert S. Paton課題組與英國牛津大學Jonathan W. Burtonh和Martin D. Smith課題組發(fā)展了新型的苯炔前體—三芳基氧鎓離子。其在磷酸鉀的存在下，室溫即可實現(xiàn)苯炔的原位生成。一系列官能團化的芳炔（包括4,5-嘧啶）均可以以較高的效率生成并經(jīng)歷隨后的環(huán)加成反應得到相應的環(huán)化產(chǎn)物（Fig. 1b）。下載化學加APP到你手機，更加方便，更多收獲。

（圖片來源：Nat. Synth.）

首先，作者通過堿介導的S_NAr反應實現(xiàn)了一系列2-溴聯(lián)芳基醚1a-1v的合成。隨后，1a-1v通過與氨基頻哪醇硼酯2發(fā)生鈀催化的偶聯(lián)反應（Pd(dppf)Cl₂-CH₂Cl₂ (5 mol%), Na₂CO₃ (4 eq.), PhMe/H₂O (1:1), 95 °C, 24 h）得到相應的產(chǎn)物3a-3v（38-88%），并在經(jīng)歷重氮化和分子內(nèi)的氧芳基化（HBF₄ (48% aq., 5 eq.), t-BuONO (5 eq.), CH₂Cl₂/IPA (1:1), 0 °C, 1 h, 隨后30 °C, 48 h）以43-92%的產(chǎn)率實現(xiàn)一系列三芳基氧鎓離子4a-4v的合成（Fig. 2a）?；衔?strong style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">4a, 4j, 4k和4l的結構通過 X-射線單晶衍射得到了證實。此外，晶體結構表明這些化合物在三價氧周圍呈錐體結構，外環(huán)的O-芳基取代基幾乎垂直于二苯并呋喃環(huán)平面（Fig. 2b）。

（圖片來源：Nat. Synth.）

在得到了一系列三芳基氧鎓離子后，作者首先利用4a與呋喃作為模板底物對環(huán)加成反應的條件進行了探索。實驗結果表明，固態(tài)的無機堿磷酸鉀（5 eq.）最為有效，可以以97%的產(chǎn)率得到捕獲產(chǎn)物5a。除了快速攪拌外，該過程不需要任何特殊的安全預防措施，不需要在惰性氣氛下進行，也不需要使用干燥的溶劑或試劑。此外，當將反應規(guī)模放大至1.0 mmol規(guī)模時，可以以99%的產(chǎn)率得到5a，證明了此轉(zhuǎn)化的實用性（Table 1）。在最優(yōu)反應條件下，作者對三芳基氧鎓離子的兼容性進行了考察。實驗結果表明，一系列不同取代的三芳基氧鎓離子均可順利實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，以31-97%的產(chǎn)率實現(xiàn)相應的環(huán)化產(chǎn)物5a-5v的合成。其中，醛基、酮羰基、鹵素、甲磺酰基、醇羥基、甲氧基、萘基、甲基、叔丁基等一系列不同官能團均具有良好的兼容性。值得注意的是，作者應用此體系實現(xiàn)了修飾的天然產(chǎn)物和藥物（capsaicin，diflusinal）的合成。除此之外，作者還探索了體系對雜芳炔的兼容性。當使用嘧啶氧鎓離子6與呋喃反應時，可以39%的產(chǎn)率得到三環(huán)產(chǎn)物7。除了呋喃之外，其它的捕獲試劑如乙醇、吡唑、N-甲基苯胺均可與6發(fā)生環(huán)加成反應，以24-55%的產(chǎn)率得到8-10。

（圖片來源：Nat. Synth.）

接下來，作者利用氧鎓離子4k原位生成的1-硝基苯炔與6,6-二甲基富烯（6,6-dimethylfulvene）反應可以以59%的產(chǎn)率得到抗真菌劑前體isopyrazam11的合成。此外，4k還可以分別與二芳基硝酮、二氫呋喃發(fā)生形式上的(3 + 2)和(2 + 2)環(huán)加成以71%和92%的產(chǎn)率分別得到環(huán)化產(chǎn)物12和13。除此之外，一系列其它的捕獲試劑如芐基疊氮、3-甲基-2-巴豆醛、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、吡唑、N-甲基苯胺、環(huán)己烯等均可發(fā)生環(huán)加成反應，以中等至良好的產(chǎn)率得到相應的產(chǎn)物14-19。值得注意的是，更復雜的分子結構也可兼容。例如，原位形成的苯炔可以與串聯(lián)的雙芳基呋喃反應，以47%的產(chǎn)率得到exo,exo-多環(huán)產(chǎn)物20。此外，4a原位生成的芳炔還可以與蒽發(fā)生環(huán)加成以83%的產(chǎn)率得到三碟烯（Tryptycene）21。

（圖片來源：Nat. Synth.）

為了深入理解反應機理，作者進行了動力學同位素實驗（Fig. 3）。作者首先利用鄰位氘代的氟苯通過三步合成以65%的產(chǎn)率得到氧鎓離子23。隨后，作者利用23在標準條件下與呋喃反應可以以98%的產(chǎn)率得到環(huán)加成產(chǎn)物24，且分子內(nèi)含有50%的氘，由此計算出此轉(zhuǎn)化的k_H/k_D（KIE）為1.67。

（圖片來源：Nat. Synth.）

最后，作者通過計算得出了反應中C-H攫取和C-O斷裂經(jīng)歷了逐步消除、單分子消除、共軛堿(E1cB)消除機理形成芳炔，且計算結果與分子內(nèi)動力學實驗結果相一致。此外，計算結果表明氧鎓離子是一個強大的吸電子基團和一個特別有效的離去基團（Fig. 4）。

（圖片來源：Nat. Synth.）