唯一通讯!清华大学「国家级青年人才」陈超Science子刊 | Ni催化体系实现BCPs的双官能化转化!
- 2026-01-30 07:16:05
近年来，氟烷基取代的双环[1.1.1]戊烷（BCP）因其作为苯环的生物电子等排体在药物化学中展现出的优越理化性质而受到广泛关注。然而，传统合成方法通常需多步反应、条件苛刻，且依赖昂贵或高活性试剂，限制了其在药物研发中的应用。
现有策略如自由基加成、预功能化试剂转化或光诱导硼化等，虽各具特色，但普遍面临底物范围有限、与氟烷基卤化物兼容性差或原子经济性低等问题。因此，开发一种条件温和、步骤简洁、可广泛适用于不同氟烷基片段的高效BCP硼酸酯合成方法具有重要的科学意义与应用价值。
图1 氟烷基BCP衍生物与BCP硼酸酯的合成策略及其局限性
清华大学陈超团队报道了一种镍催化、动力学控制下的氟烷基-硼化反应，实现了从[1.1.1]螺桨烷、B₂Pin₂和氟烷基卤化物出发，一锅法高效合成氟烷基取代的BCP硼酸酯。该反应条件温和、操作简便、对空气和水稳定，并具有优良的底物适用性与化学选择性。机理与动力学研究表明，反应的高选择性源于BCP-镍与氟烷基-镍物种在C–Ni键断裂或还原消除倾向上的差异。该策略还可用于克级规模合成及药物类似物的构建，为含氟三维BCP类药物的开发提供了高效、模块化的合成平台。
图2 镍催化氟烷基-硼化反应的条件优化过程
该项研究发展了一种镍催化的[1.1.1]螺桨烷氟烷基-硼化反应，能够从易得的氟烷基卤化物和商品化二硼试剂出发，高效合成高附加值的氟烷基BCP硼酸酯。活性硼基可进一步转化为多种功能化的氟烷基-BCP骨架。
机理研究表明，优异的化学选择性源于三级烷基-镍与氟烷基-镍物种在自由基回弹与还原消除路径上的差异。该方法条件温和、操作简便，具备良好的官能团兼容性与可扩展性，有望推动含氟药物类似物与BCP功能分子的合成与应用。
Yaxing Wu et al., Nickel-catalyzed radical relay enabled chemoselective fluoroalkyl-borylation of [1.1.1]propellane under kinetic control. Sci. Adv.12, eaea8588(2026). DOI:10.1126/sciadv.aea8588
