Nature：四取代烯烃合成！

米测MeLab

2025-07-07

研究背景

烯烃是有机化学中的核心结构之一。尽管大多数烯烃的合成较为容易，但四取代烯烃（即在C=C双键两侧各连接两个取代基）的可控合成仍然是一项挑战。

针对这一挑战，美国科罗拉多州立大学G Robert S. Paton教授和英国布里斯托尔大学Varinder K. Aggarwal团队合作在“Nature”期刊上发表了题为“Boron-mediated modular assembly of tetrasubstituted alkenes”的最新论文。在本研究中，研究人员报道了一种由硼介导的四取代烯烃构建方法，该方法能够实现对双键构型的完全控制。在反应过程中，迁移基团与亲电试剂以 syn 方式加成至炔烃上，随后经温和氧化生成中间体硼酯（borinic ester）。这些中间体既可以被分离纯化，也可以直接用于多种后续转化反应，包括交叉偶联和同系扩展反应。

特别地，当将该中间体硼酯置于 Zweifel 烯烃化反应条件下时，是否加入碱会决定最终双键构型是保持（retention）还是翻转（inversion）。这一特性使得该方法能够灵活合成不同构型和不同位置的四取代烯烃，体现了其广泛性与多样性。研究团队进一步通过将该方法成功应用于药物分子和天然产物的快速合成中，验证了其在产率和立体控制方面的优异性能。

该方法不仅为解决长期以来困扰有机合成领域的四取代烯烃构型控制难题提供了高效方案，还引入了关于 Zweifel 烯烃化过程中非经典硼鎓离子（borenium ion）参与反应的新概念。

研究亮点

（1）本实验首次开发了一种由硼介导的高立体选择性四取代烯烃合成方法，实现了对双键构型的完全控制。通过亲电试剂与炔基-9-BBN硼酸酯络合物的协同反应，成功构建了多样化的三取代烯基硼中间体，继而经过温和氧化生成稳定的硼酯中间体。

（2）实验通过亲电诱导的1,2-迁移反应，实现在炔烃上以syn方式添加迁移基团和亲电试剂，随后温和氧化获得硼酯中间体。该中间体既可分离纯化，也可直接参与后续反应。通过调控 Zweifel 烯烃化条件中碱的有无，实现了双键构型的保持或翻转，进而合成出多种不同位置和立体异构体的四取代烯烃。

（3）该方法展示了极高的立体选择性和广泛的适用性，成功应用于药物分子和天然产物的高效合成，表现出优异的产率和构型控制能力。此外，研究揭示了 Zweifel 烯烃化过程中非经典硼鎓离子参与的反应机制，拓展了该领域的理论认识和合成策略。

图文解读

图1：四取代烯烃的合成及硼酸盐配合物的1,2-迁移。

图2：选定范围的亲电试剂、炔和硼烷。

图4：合成应用。

图5：计算研究。

结论展望

本研究为长期困扰有机合成领域的四取代烯烃构型控制难题提供了切实可行的解决方案，揭示了炔基-9-BBN硼酸酯络合物在亲电诱导1,2-迁移反应中的巨大潜力。通过巧妙调控亲电试剂与迁移基团的协同作用，研究人员实现了双键构型的精准控制，并借助 Zweifel 烯烃化条件实现了构型的可逆转换，展示了前所未有的灵活性与选择性。这不仅为复杂分子中关键碳碳双键的立体选择性构建提供了通用策略，也为硼中间体的反应活性和非经典硼鎓离子的反应机理研究开辟了新路径。整体上，该研究打破了传统烯烃合成手段的局限，为新药合成与天然产物全合成提供了高效、高选择性的新型方法，具有重要的理论价值和应用前景。

原文详情：

Wei, L., Popescu, M.V., Noble, A. et al. Boron-mediated modular assembly of tetrasubstituted alkenes. Nature (2025). 

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09209-2