绿色高效：烯烃骨架编辑新突破！

【研究背景】

分子骨架编辑是一种重要的化学工具，因其能够通过从常见合成骨架中构建结构多样化的分子而广泛应用于药物设计、材料合成等领域。与传统的从头合成方法相比，分子骨架编辑能够直接对分子结构进行高效修饰，具有节省资源和时间、扩展化学空间等优点。然而，分子骨架编辑仍然面临一些挑战，尤其是在复杂反应体系中对惰性C-C键进行选择性修饰的难度较大。因此，如何实现对C-C键的高选择性、绿色且高效的氧化修饰成为了这一领域的关键难题。

近日，来自北京大学药学院焦宁教授团队在分子骨架编辑研究中取得了新进展。该团队设计了一种新型的烯烃骨架编辑方法，通过空气或二氧作为氧源，实现了烯烃芳基C(sp2) σ键的直接氧化插入反应。利用这一方法，他们成功地在温和、无金属的条件下合成了具有高附加值的醚类化合物。该方法不仅显著提高了反应的选择性和效率，还拓展了烯烃化学的应用空间，成功获取了稳定的芳基醚产物。这一研究成果为今后进一步研究烯烃功能化反应提供了新的思路和技术路径。。

【表征解读】

本文通过多种表征手段对所研究的芳基C(sp2) σ键氧化反应进行了深入分析，揭示了该反应的机理和产物的结构特征。首先，利用核磁共振波谱（NMR）和红外光谱（IR）对产物的结构进行了表征，确认了芳基醚产物的成功合成。这些谱图清晰地展示了芳基C-O键的形成，并为后续的机理研究提供了基础。

为了进一步验证氧原子插入反应的具体位置及其对分子骨架的影响，本文采用了高分辨率质谱（HRMS）技术，通过对产物进行精确质量分析，发现了氧原子确实插入到了芳基C(sp2) σ键中，从而揭示了反应的选择性。通过HRMS，研究团队确认了该反应的高收率和高选择性，证明了该方法在构建芳基醚方面的高效性。

针对该反应的自由基迁移过程，研究团队采用了电子顺磁共振（EPR）技术进行自由基机理的表征，发现了关键的磺酰自由基和过氧自由基的存在，验证了自由基介导的1,2-芳基迁移机制。EPR结果进一步表明，反应过程中涉及的自由基物种稳定，并且在氧气条件下生成了目标产物。这一发现对深入理解该反应的微观机理提供了重要的实验依据。

此外，本文还通过X射线光电子能谱（XPS）技术对反应前后产物中的氧元素进行分析，发现在产物中氧的化学态发生了明显变化，这进一步证明了氧原子成功插入到C-C键中。XPS分析结果展示了该反应的氧化过程及其对分子结构的显著影响，进一步挖掘了反应的氧化机理。

在此基础上，研究团队还利用紫外-可见光谱（UV-Vis）和荧光光谱对该反应的光诱导过程进行了表征。通过光谱分析，发现了EDA络合物在光照下的激发过程，从而进一步揭示了光激发如何驱动磺酰自由基的生成。该反应的光化学特性为未来进一步开发光诱导的有机反应提供了新思路。

最终，通过多种表征手段，包括NMR、IR、HRMS、EPR、XPS和光谱分析，研究团队深入分析了芳基C(sp2) σ键氧化反应的机理，成功制备了新型芳基醚材料。该研究不仅揭示了氧原子插入反应的核心机制，也为芳基醚的合成提供了一条高效、绿色的途径。这一发现将推动未来芳基醚类化合物在药物合成、材料科学等领域的应用进步，开辟了通过C-C键活化构建复杂有机分子的全新策略。。

单原子插入有机骨架

原文详情：Qin, Q., Zhang, L., Wei, J. et al. Direct oxygen insertion into C-C bond of styrenes with air. Nat Commun 15, 9015 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53266-6