那些年，中国有机领域发的“超一区”文章

对于有机化学工作者来说，文章发表在JACS 或Angew 上是大家都希望的好事情。近年来中国有机化学科研可谓是突飞猛进，在这两个老牌知名期刊发表文章似乎变得没那么难了。除了这两个“一区”期刊，文章再往上，发表在行内的“超一区”期刊：Nature Chemistry（行内称为“大NC”，与Nature Communications 的“小NC”对应）、Nature 和Science，则一直是无数有机化学人的梦想。那么，我国众多的有机化学课题组中，谁能先大家一步在这些“超一区”的梦之期刊上占有一席之地呢？今天，就为诸位盘点一下，那些年，中国有机领域发的“超一区”文章。

1）南开大学周其林教授课题组（Nature Chem., 2010, 2, 546）

2010年5月，周其林教授课题组在Nature Chemistry 上 报道实现了手性螺环双噁唑啉配体的铁络合物催化的不对称O-H键插入反应。不同的醇类化合物甚至水，都可以在很温和的条件下与α-重氮羧酸酯发生反应，选 择性和产率都很高，显示了手性螺环配体和催化剂的强大活性。第一作者是朱守非博士，现任南开大学化学院教授，2016年获国家杰出青年基金资助。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/v2/n7/full/nchem.651.html

2）北京大学施章杰教授课题组（Nature Chem., 2010, 2, 1044）

传 统意义上的C-H键活化通常需要过渡金属作催化剂。然而，过渡金属的使用带来了不少问题：一，通常过渡金属特别是Pd、Rh、Ir等都是比较昂贵的；二， 过渡金属的残留限制了C-H键活化在药物研发中的应用。因此，发展无过渡金属催化的C-H键活化则显得非常重要。2010年10月，施章杰课题组实现了利 用1,10-邻菲罗啉作催化剂、叔丁醇钾作碱条件下，芳基溴/碘代物与芳烃C-H键的偶联反应。这种无金属催化的策略为C-H键活化的发展提供了新的思 路。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/v2/n12/full/nchem.862.html

3）华东师范大学胡文浩教授课题组（Nature Chem., 2012, 4, 733）

在过渡金属作用下形成的两性离子中间体，可以被其他试剂捕捉，这一方法可用于构建复杂的有机结构。为了实现这一过程，胡文浩课题组认为可以采用活性的亲电试 剂作为捕捉剂。2012年7月，该课题组实现了在使用醋酸铑/手性磷酸作催化剂条件下，醋酸铑与α-重氮酰胺作用形成两性离子中间体，被与手性磷酸作用后 活化的亚胺捕捉，一步构建氧化吲哚类骨架。该反应产率高，非对映选择性和对应选择性都很好。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/v4/n9/full/nchem.1406.html

4）中国科学院上海有机化学研究所李昂研究员课题组（Nature Chem., 2013, 5, 679）

虎皮楠生物碱（Daphniphyllum alkaloid）是一大类从虎皮楠科植物中分离的具有生物活性如抗癌性、抗氧化性等的天然产物。对虎皮楠生物碱的系统性全合成一直以来都是天然产物合成 领域的一大挑战。2013年6月，中科院上海有机所李昂课题组发展了一条19步的合成路线，从四个结构简单的片段出发，完成了三萜生物碱 （daphenylline）的首次不对称全合成。该合成主要的碳-碳键形成反应包括：金(I)催化的6-exo-dig炔烃环化反应和随后的分子内 Michael加成反应用来构建[3.3.1]桥环体系；光引发的烯烃异构化/6π电环化串联反应和随后的氧化芳构化反应以构建四取代苯环结构。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/v5/n8/full/nchem.1694.html

5）厦门大学夏海平教授课题组（Nature Chem., 2013, 5, 698）

2013年6月，夏海平课题组通过在反芳香环内嵌入金属锇的方法，不仅可以减少环张力，并且可以把Hückel反芳香性转变为莫比斯芳香性，首次合成并分离出全新 芳香性物质金属杂戊搭炔。该化合物热力学稳定，并且挑战化学键极限，高幅度刷新卡拜碳键角的世界纪录，是报道中最小的碳键角129.5°（早先的纪录是 147°，来自2002年的一篇Science）。这一发现将芳香性的概念扩展到含锇/碳三键的五元环中。更重要的是，该类金属杂化合物表现了不同的光学 性质。该研究成果入选教育部2013年度“高校十大科技进展”。这项工作前后历经4年，美国佐治亚大学Paul Schleyer教授参与了理论计算的讨论。第一作者是朱从青博士，现于南京大学化学化工学院任教授。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/v5/n8/full/nchem.1690.html

6）中国科学院上海有机化学研究所黄正研究员课题组（Nature Chem., 2016, 8, 157）

将饱和烷烃高选择性地、催化地转为高附加值的化合物，一直以来都是金属有机的挑战。线型烷基硅化合物具有广泛的应用，包括涂料、硅橡胶、成型制品等。由于 C-H键的惰性和多样性，烷烃一级C-H键的直接选择性官能团化反应是较为困难的。到目前为止，还没有方法可以实现催化地将烷烃转化为烷基硅化合物。 2015年12月，黄正课题组采用双催化系统、分步策略，巧妙地实现了烷烃的硅基化反应。铱催化剂应用于脱氢，铁催化剂用于烯烃异构化，进而高效、选择性 地实现了C-H键的硅基化反应。该体系还可以用于C-H键的硼化反应。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/v8/n2/full/nchem.2417.html

7) 南开大学陈弓教授课题组（Nature Chem., 2016, DOI: 10.1038/nchem.2585）

Pd催化的芳环邻位C-H键活化会存在很多竞争反应，特别是在制备高张力的氮杂四元环时，非常容易发生碳与配体的还原消除得到C-L键，而不能得到C-N还原 消除的产物。2016年8月，陈弓、何刚团队通过使用新设计的氧化剂PhI(DMM)，在Nature Chemistry报道实现了高张力的苯并氮杂环丁烷的合成，首次通过分子内钯催化的C-H键胺化反应，廉价高效地制备多种苯并环丁烷类化合物。第一作者 是何刚教授，陈弓教授、何刚教授为本文通讯作者，美国匹兹堡大学刘鹏教授为该研究提供了理论计算支持，也是论文的共同通讯作者之一。

图片来源：Nature Chem.

https://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2585.html

8）中国科学院上海有机化学研究所余金权研究员课题组（Nature, 2014, 515, 389）

2014 年11月，中科院上海有机所的余金权课题组发表了本土有机化学领域第一篇Nature。导向基团在C-H键活化中发挥着重要作用，通常而言，基团含N、S 等杂原子时导向能力更强。余金权研究员（也是美国Scripps研究所教授）和戴辉雄研究员（现在在中科院上海药物所）研究团队使用了N-甲氧基酰胺作导 向基和阴离子配体，在空气作氧化剂条件下，与Pd(0)生成PdX₂（X = ArCONOMe）。采用这种途径，Pd可以定位于目标C-H键的位置，克服了杂环上强导向原子N或者S的导向作用。该反应改变了人们对导向基团的认识，实现了新的选择性。

图片来源：Nature

https://www.nature.com/nature/journal/v515/n7527/full/nature13885.html

9）中国科学院上海有机化学研究所刘国生研究员课题组（Science, 2016, 353, 1014）

2016年9月，中科院上海有机所的刘国生研究员课题组实现了本土有机“零Science”的突破，报道了烷烃碳氢键不对称官能团化的新方法。他们通过发展金属催化的自由基接力新策略，成功地实现了铜催化苄位不对称自由基氰化反应，在室温条件下即可进行苄位sp³碳氢键[C(sp³)- H键]的活化，以最短的路线，高对映选择性地得到氰化产物——手性腈类化合物（一般底物都能达到90%~99%的ee值），而且反应底物适用范围非常广。 美国威斯康辛大学麦迪逊分校的Shannon S. Stahl教授为本文的另一位通讯作者（Stahl教授也是刘国生研究员在UWM博后时期的导师）。

图片来源：Science

https://science.sciencemag.org/node/683461.full

后记：

近年来，国内有机化学工作者发表文章的数量和质量都呈现明显的上升趋势。虽然仍面临着一些问题，但国际地位的提升也是不争的事实。期待未来国内的有机化学科研在国际舞台上有更多精彩的表现。