N-雜芳烴是藥物、農(nóng)用化學品和材料的關(guān)鍵元素。N-雜芳烴提供了構(gòu)建這些必需分子的骨架，但由于小環(huán)中三鍵的張力，五元N-雜芳烴基本上難以實現(xiàn)，因此N-雜芳烴目前仍未得到充分利用。
基于有機金屬化學基礎(chǔ)的金屬-配體相互作用原理，明尼蘇達大學Courtney C. Roberts等人報告了鎳配位球中五元N-雜芳烴的穩(wěn)定性。合成了一系列1,2-雙(二環(huán)己基膦)乙烷鎳7-氮雜吲哚-2,3-炔配合物，并進行了晶體學和光譜表征。觀察到鎳 7-氮雜吲哚-2,3-yne絡(luò)合物與多個親核、親電和親烯偶聯(lián)配偶體的兩親反應性。本工作表明五元 7-氮雜吲哚炔可以通過減輕與 Ni 結(jié)合的環(huán)張力來獲得，因此其他五元N-雜環(huán)芳炔骨架也有很多可能性。計算模擬將有助于充分理解和擴大目前可用的 N-雜環(huán)芳烴的范圍。這將提供一種通用合成方法，可以構(gòu)建具有不同雜環(huán)核心的潛在生物活性分子庫，這些研究將為合成界提供合成修飾雜環(huán)的新平臺。
作者以 7-氮雜吲哚為目標，利用市售芳基溴起始材料開發(fā)了一種制備 7-氮雜吲哚鄰硼基芳基溴前體1a的一鍋法路線。該路線涉及二異丙酰胺鋰 (LDA) 促進的 2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2二氧硼雜硼烷的硼基化，避免了高度不穩(wěn)定的硼酸的中間作用。化合物1a與Ni(COD)2和兩當量的PPh3進行氧化加成，生成可分離的s-芳基絡(luò)合物2a。隨后，該PPh3配合物2a與更具供體性的市售二齒膦配體 dcpe 進行配體交換，以生成所需的s-芳基配合物3a。隨后，添加叔戊醇鉀作為可溶性活化劑促進分子內(nèi)金屬轉(zhuǎn)移，從而形成所需的 Ni 結(jié)合 7-氮雜吲哚啉絡(luò)合物4a。該配合物通過 X 射線晶體學、1H、13C{1H}和31P{1H} 核磁共振 (NMR)光譜以及紫外-可見 (UV-vis) 光譜進行了表征。
圖 芳炔的合成和可及性以及金屬p配體的軌道相互作用
圖 Ni配位7-氮雜吲哚啉的合成
晶體學表征
為了證實金屬結(jié)合的五元芳炔可以通過金屬反鍵的應變消除來形成，作者將3a和4a的晶體結(jié)構(gòu)與7-氮雜吲哚和7-氮雜吲哚炔的計算結(jié)構(gòu)進行了比較，證明了4a的芳炔特征。
圖 結(jié)構(gòu)和光譜表征
光譜表征
作者通過31P{1H} NMR光譜中的化學位移和耦合常數(shù)表明膦配體的貢獻。兩個芳炔碳的13C{1H} NMR化學位移還表明這些五元N-雜環(huán)芳炔在電子學上與其他已知芳炔的不同之處。關(guān)于金屬芳炔配合物的電子結(jié)構(gòu)如何在紫外-可見光譜中表現(xiàn)，人們知之甚少。因此，作者將s-芳基配合物3a至3d的光譜與芳基配合物4a至4d進行比較，在所有光譜中均觀察到基于配體的p-p躍遷，證實了五元雜芳烴的特征。
圖 芳基形成過程中金屬交換步驟的研究
金屬轉(zhuǎn)移研究
作者通過31P{1H}和11B NMR光譜在2小時內(nèi)監(jiān)測反應，以在金屬轉(zhuǎn)移之前觀察到醇鹽激活的中間體5c。基于表征結(jié)果，作者提出了具有結(jié)合烷氧基5c的活化硼酸鹽物種。Ni -結(jié)合的烷氧基可以交替作為頻哪醇化物的一部分，導致結(jié)構(gòu)的混合物和磷化氫轉(zhuǎn)移到該位置的廣泛的31P {1H }共振。無論結(jié)合哪種氧，NMR譜表明在室溫下存在活化的預轉(zhuǎn)金屬化絡(luò)合物。
反應性
作者發(fā)現(xiàn)配合物4a在親電子或親核甲基化試劑存在下表現(xiàn)出兩親反應性。與親核試劑的顯著反應性保持了非金屬結(jié)合芳炔的典型親電子特征，但在金屬結(jié)合芳炔中尚未得到充分研究。結(jié)果還表明，有可能根據(jù)偶聯(lián)配偶體的親和性優(yōu)先獲得任一位置異構(gòu)體。作者還探索了其他類別的親電子試劑，表明芳炔鍵的反供體限制了鎳中心的輕易氧化。
圖 Ni結(jié)合7-氮雜吲哚啉的反應性
參考文獻：
JENNA N. HUMKE, et al. Nickel binding enables isolation and reactivity of previously inaccessible 7-aza-2,3-indolynes. Science, 2024,384(6694):408-414.
DOI: 10.1126/science.adi1606
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi1606
