李伟课题组与洪鑫课题组合作JACS：氟卡拜的有机合成首秀―实现苯环骨架编辑
研究背景：得益于氟原子和含氟基团在优化分子性能方面的独特作用，有机氟化学在医药、农药和材料科学中扮演着不可或替代的关键角色。从有机氟的合成战略上分析，该领域的突破性进展很大程度上取决于新型含氟有机合成子的开发利用。例如，化学家们广泛使用金属-三氟甲基和金属-二氟卡宾等合成子来构建结构多样的有机氟化合物。然而，与之相对应的另一含氟合成子“氟卡拜”([M]≡CF)却长期停留在无机和基础金属有机化学范畴，其在有机合成中的研究几乎仍是一片空白。理论上，氟卡拜能够通过其卡拜碳原子（可形成三个新键）实现可编程的多维结构构建，同时可引入对药物设计至关重要的氟原子，具有极为重要的研究价值，但如何驾驭这一高活性中间体并用于有机合成和药物合成，是领域内面临的一大挑战。
研究工作：近日，浙江大学李伟课题组融合“廉价金属η6-配位活化苯环”和“三氟甲基制氟卡拜”新策略，首次报道了“氟卡拜”插入苯环的骨架编辑反应，成功将简单/非活化芳烃转化为高值、不易合成的氟代环庚三烯化合物。该氟卡拜插入苯环反应具有以下突出特点：优秀的官能团耐受性、专一的间位插入选择性，以及对从简单苯到全取代苯衍生物等一系列芳烃底物的兼容性。得益于廉价金属η6-配位对于苯环结构的选择性识别作用，该方法能够实现复杂多芳环体系中特定单一苯环的精准骨架编辑，并成功应用于药物分子的后期修饰。该方法还可应用于特考韦瑞 (治疗猴痘药物) 单氟代衍生物的快速制备，能有效改善原有药物水溶性低的问题，彰显了该氟卡拜化学在药物合成中的应用潜力。研究团队通过反应中间体的捕获、单晶衍射、高分辨质谱、核磁检测等机理实验，证实了金属-氟卡拜中间体的存在。此外，和洪鑫教授课题组合作，利用DFT理论计算阐明了氟卡拜间位插入选择性的原因，以及卡拜碳原子插入苯环扩环的反应机理路径。
本研究代表了金属-氟卡拜在有机合成中的首次应用突破，证明了其可同步实现“氟原子引入”和“骨架编辑”的多功能合成能力，所阐明的氟卡拜生成与转化机制为开发新型氟卡拜反应提供了理论基础和设计框架。
浙江大学化学系吴成杰博士(实验)、汪名扬博士(实验)、汪成博士生(计算)为共同第一作者，李伟长聘研究员和洪鑫长聘研究员为文章通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、国家高层次青年人才计划和浙江大学百人计划的资助。
论文信息：
Fluorocarbyne Insertion into Benzene Skeletons
Cheng-Jie Wu‡, Ming-Yang Wang‡, Cheng Wang‡, Jun-Jie Zhi, Lin Chen, Yun-Guo Zou, Hao-Song Wang, Xin Hong*, and Wei Li*
J. Am. Chem. Soc. 2025, ASAP, doi.org/10.1021/jacs.5c16875
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c16875
李伟课题组主页：https://person.zju.edu.cn/LiLab
图文：李伟研究员课题组
编辑：黄珍珍、邹尔纯
审核：陆展