《Green Synthesis and Catalysis》：Streamlined synthesis of E-selective oxaboracycles with tunable solid-state emission via sequential amine-click/arylation process
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本研究针对无过渡金属条件下内炔烃氨基芳基化反应功能耐受性有限、不适用于硼炔等难题，开发了基于炔酮β-三氟硼酸盐、胺和芳炔的一锅法顺序反应新策略。该工作实现了结构多样性烯胺酮型氧硼环的高区域和立体选择性构建，所得四配位氧硼环化合物具有聚集诱导发光增强(AIEE)特性、可调固态发射(紫光到红光)、大斯托克斯位移和优异生物相容性，成功应用于活细胞荧光成像，为新型AIEgens的开发提供了新思路。
在有机合成化学领域，如何高效构建具有精确立体构型的四取代烯烃一直是个关键科学问题。特别是内炔烃的氨基芳基化反应，能够一步引入含氮和芳基官能团，为制备药物分子和有机电子材料中常见的多取代烯胺类化合物提供了简洁途径。然而，现有方法大多依赖过渡金属催化剂或特殊的两亲试剂，存在官能团耐受性有限、反应条件剧烈等问题。更遗憾的是，含硼炔烃底物始终难以参与这类转化，使得在无金属条件下同步引入硼原子的策略长期未能实现。
与此同时，含硼发光材料因其独特的电子特性和可调的光物理性质，在生物医学成像和光电材料领域展现出巨大潜力。其中，四配位氧硼环作为新兴的荧光染料体系，具有结构稳定和光谱可调等优势。但传统合成方法步骤繁琐，且所得三取代烯胺酮型硼化合物存在发光波长范围窄(局限于蓝紫光区)、固态发光弱等缺陷，难以满足生物成像对长波长穿透性和低背景干扰的迫切需求。
针对上述挑战，福建师范大学柔性电子海峡实验室的研究团队在《Green Synthesis and Catalysis》上发表了一项创新性工作。他们巧妙设计了炔酮β-三氟硼酸盐、胺类和芳炔前体的三组分一锅法反应，通过顺序胺点击/芳炔捕获过程，成功实现了E-选择性氧硼环的高效构建。该策略不仅突破了传统氨基芳基化反应的底物局限，更首次将四配位硼单元与芳基"转子"同步引入β-苯乙烯位点，创制出具有聚集诱导发光增强(AIEE)特性和可调固态发光的新型硼基发光材料。
关键技术方法包括：1）通过胺与炔酮β-三氟硼酸盐的迈克尔加成反应构建烯胺酮中间体；2）采用芳炔前体（邻硅基芳基三氟甲磺酸酯）在氟化铯作用下现场生成芳炔物种；3）利用氟化物促进的烯胺酮去质子化/芳炔亲核加成序列实现C-芳基化；4）通过氢键调控和质子转移实现E-构型选择性控制。研究人员还结合DFT理论计算阐明了反应机理，并通过X射线单晶衍射确认了产物结构。
研究结果
2.1. 反应条件优化
通过系统筛选，研究人员确定了最优反应体系：以乙腈为溶剂，CsF为碱，KHF2为添加剂，在室温下反应24小时。该条件能够以94%的收率获得E/Z比大于95:5的C-芳基化产物3a。值得注意的是，苯胺衍生的中间体1b在相同条件下专一性地生成N-芳基化产物4b，而使用酸性更强的六氟异丙醇(HFIP)等质子给体时，则可切换为C-芳基化路径。
2.2. 底物普适性研究
该方法展现出优异的底物适应性：脂肪胺（苄胺、环己胺等）、芳香胺（对甲氧基苯胺等）以及氨基酸衍生物均可顺利参与反应；炔酮硼酸盐的芳环可容纳甲氧基、卤素、三氟甲基等多种官能团；萘、芘等稠环芳烃以及苯并噻吩等杂芳烃也能良好兼容。此外，单取代和多取代芳炔前体均能高效转化，实现对产物芳环结构的灵活调控。
2.3. 光物理性质及生物成像应用
所得氧硼环化合物表现出显著的光学特性：1）聚集诱导发光增强效应，在水含量80%的THF/水混合溶剂中荧光强度急剧增强；2）固态发光波长可调范围宽（426-653纳米），覆盖紫光到红光区域；3）大斯托克斯位移（4800-7600 cm-1），有效避免自吸收现象；4）优异的光稳定性（白光LED照射20分钟仍保持80%以上荧光强度）。细胞实验表明，化合物3a和7h对L929和Raw264.7细胞表现出低细胞毒性（存活率>85%）和良好膜穿透性，成功实现活细胞多色荧光成像。
2.4. 产物转化应用
克级规模实验证实了方法的实用性（3a收率64%）。通过硼中心的后期官能化，可实现荧光性质的精准调控：与TMSCN反应得到氰基单取代产物9a（发射红移）；与PhMgBr作用生成二苯基产物9c；甲醇解获得甲氧基取代产物9b（固态量子效率达73.6%）。此外，含末端炔烃的产物3i可通过点击化学与糖基叠氮化物环化，为开发靶向性荧光探针提供了新平台。
2.5. 机理探讨
机理研究表明：1）氟化物促进的烯胺酮去质子化物种（1a-int1Z）是参与芳炔亲核加成的活性物种；2）C–H?F–B氢键相互作用稳定E-构型阴离子中间体，决定了立体选择性；3）质子给体的pKa值调控芳基化区域选择性（芳胺底物中）；4）氟化物介导的Z→E异构化是生成热力学稳定产物的关键步骤。DFT计算进一步验证了C-芳基化路径的动力学优势性和N-芳基化产物的热力学稳定性。
这项研究首次实现了无金属条件下炔酮硼酸盐的氨基芳基化反应，建立了结构多样氧硼环的高效合成平台。所创制的AIEgens兼具大斯托克斯位移、可调发光波长、优异稳定性等综合优势，突破了传统硼荧光染料的性能局限。机理层面的深入阐释为理解芳炔化学中的选择性控制提供了新视角，特别是氢键作用调控立体选择性的发现具有重要理论价值。该工作不仅发展了绿色合成新方法，更为开发新一代生物相容性发光材料开辟了道路，在疾病诊断、细胞成像等生物医学领域展现出广阔应用前景。
