在不对称合成领域，迈克尔加成反应一直是构建β-手性中心的重要手段。然而，其“反向”版本——即亲核试剂进攻α,β-不饱和羰基化合物的α位——却鲜有报道，尤其是当亲核试剂是极具挑战性的碳硼烷时。
碳硼烷，这类具有三维芳香性的硼簇化合物，在药物化学、材料科学及中子捕获治疗中展现巨大潜力。然而，如何将其精准、不对称地引入有机分子，尤其是构建与手性碳中心相连的B-取代衍生物，一直是个合成难题。但由于碳硼烷硼氢键极性较弱，且邻/间位碳硼烷的十个硼氢键选择性难以调控，笼体硼取代邻位碳硼烷衍生物的相关研究较为匮乏。值得注意的是，与具有吸电子特性的笼体碳取代碳硼烷不同，笼体硼取代碳硼烷属于富电子基团，这使得两类衍生物表现出截然不同的理化性质。由此可见，实现硼氢键的选择性官能化以制备笼体硼取代碳硼烷衍生物至关重要。近十年来，相关领域已涌现出一些开创性研究成果。
近日，郑州大学的一项发表于Nature Catalysis（IF44.6）的研究成功实现了这一突破。研究团队发展了一种钯/手性磷酸协同催化的不对称反迈克尔型加成策略，首次实现了碳硼烷与α,β-不饱和羧酸的高对映选择性α-碳硼烷化反应。郑州大学陈学年、马艳娜、魏东辉为该论文共同通讯作者。
课题组以1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇（HFIP）为溶剂，实现了邻位碳硼烷B(9)位的一系列亲电取代反应；同时还发展了钯(II)催化的亲电钯化策略，实现了B(9)-H键的官能化。在这些反应中，碳硼烷均作为亲核试剂与各类亲电试剂发生反应。
本研究首次成功实现了钯催化下碳硼烷对α,β-不饱和羧酸的高对映选择性反迈克尔型α-碳硼烷化反应，其核心突破在于精准引导碳硼烷绕过传统的β-位点，专一性地进攻羧基α-位，从而高效构建了具有重要生物活性的α-手性中心。反应展现出优异的B(9)-位点选择性、广泛的底物普适性及高达99%的对映选择性，并通过实验与理论计算结合，深入揭示了由协同金属化-去质子化机制与关键五元钯环中间体控制的独特反应路径与立体选择性起源，为碳硼烷不对称功能化及手性羧酸合成提供了强大而通用的新方法。
图1碳硼烷的应用及催化不对称迈克尔加成与反迈克尔加成反应（图源：Nature Catalysis）
a碳硼烷在药物研发与化学生物学领域的应用；b 碳硼烷的亲电取代反应及钯(II)催化的选择性硼氢键活化反应；c 不对称迈克尔加成反应；d 不对称反迈克尔型加成反应；e 本研究内容：钯(II)催化碳硼烷与α,β-不饱和羧酸的不对称迈克尔加成及反迈克尔加成反应。注：NAMPT为烟酰胺磷酸核糖转移酶；FG为官能团；α-加成指在羧基α位发生的加成反应
通讯作者介绍
魏东辉，郑州大学化学学院，教授，博士生导师，中国化学会高级会员。曾先后获批国家自然科学基金-青年基金项目和面上项目、河南省自然科学基金-优秀青年和杰出青年科学基金项目、河南省科技研发计划联合基金（优势学科培育类）重点项目、中国博士后科学基金面上资助和特别资助项目，入选河南省高等学校青年骨干教师、郑州大学青年拔尖人才和优秀青年教师等培养计划。长期围绕有机催化反应（尤其是氮杂环卡宾催化反应）和生物酶催化及抑制反应的机理及其选择性进行理论计算研究工作，开发了基于价层轨道系数向量投影法的矢量活性指标计算软件，并致力于有机催化剂活性数据集/库的构建和人工智能预测模型搭建。近年来，以第一或通讯作者的身份在J. Am. Chem. Soc.（3篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）、Nat. Commun.（5篇）、Sci. China Chem.（2篇）、Coord. Chem. Rev.（1篇）、ACS Catal.（7篇）、 Chem. Sci.（3篇）等杂志上正式发表论文165篇，编著《理论与计算化学》、《路易斯酸/碱催化环化反应》、《计算磷化学》3本书籍和教材。
陈学年，二级教授，博士生导师，郑州大学学科特聘教授，河南省硼化学与先进材料重点实验室主任。长期从事硼化学，有机化学，无机化学，配位化学和材料化学等领域研究。在硼化学、储氢材料、特种功能材料等领域有一定学术影响。2013年回国后主持两项国家自然科学基金-河南省联合重点基金和三项国家自然科学基金面上项目。在Acc. Chem. Res., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Chem. Sci.等国际知名学术杂志发表学术论文100余篇，拥有多项美国和中国专利技术。多次应邀在国际、国内会议和著名高校、科研院所做邀请报告。
马艳娜，郑州大学直聘研究员。主要研究方向是碳硼烷的选择性官能团化及小分子硼烷参与的有机反应，开发了多种碳硼烷选择性B(9)官能团化的方法。目前以第一作者或通讯作者在J. Am. Chem. Soc.; Chem. Sci.; Acc. Chem. Res.; Green Chem.等期刊发表SCI论文30余篇。
本文作者：Z.L.
责任编辑：Y.Z.
文章题目：Palladium-catalysed asymmetric anti-Michael-type addition of α,β-unsaturated carboxylic acids with carboranes
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41929-026-01480-4
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