多取代苯的程序化合成 来源：ITbM，名古屋大学

日本名古屋大学转型生物分子研究所（ITbM）及JST-ERATO项目的化学家们研发出一种能程序合成具有5或6个不同官能团的苯衍生物的方法，该方法有助于获得之前无法制备的新型有机材料。

名古屋大学转型生物分子研究所（ITbM）及JST-ERATO项目纳米碳分子课题组的教授Kenichiro Itami, Junichiro Yamaguchi, Yasutomo Segawa 及Shin Suzuki发明5或6个取代基苯衍生物的第一个程序合成方法，并分离、表征了合成产物。苯是制药领域中最常见的结构，多取代苯衍生物也是有机电子器件中最常用到的。尽管拥有众多用途，但因为缺乏一种能在目标位置选择性取代特定官能团的合成方法，多取代苯衍生物的合成一直以来都比较困难，在这种现状驱动下，Itami课题组研发出一种特殊的顺序合成方法来制备5-取代或6-取代的苯衍生物。

上述研究成果在线发表于1月26日的自然化学杂志上，展示了首例用程序合成法在6个位置随意取代的苯衍生物，证明了利用该方法能预测性地、程序可控地合成具有重大用途的芳香族物质。

苯，1825年首次被发现，是每个碳都与氢相连的6元碳环。其中这6个氢可以被其他官能团所取代，这使得苯在医药、农药、塑料和有机电子器件领域具有众多衍生物。根据Burnside计数定理，n个取代位的可能取代结果N为(2n + 2n^2 + 4n^3 + 3n^4 + n^6)/12。例如，假如有10个取代基，可能产生的取代苯就有86,185种可能。尽管有众多种可能性，但是很多功能化六苯基苯（hexaarylbenzenes，HABs）都是对称结构的。这主要是因为缺乏一种通用的、能完全控制取代位置的不对称多取代合成方法。虽然据报道最多有3或4个芳基可被选择性取代到苯环上，但是这篇论文揭示了选择性5-取代或6-取代苯的诞生。

程序化合成HABs的合成路线图 来源：ITbM，名古屋大学

“我们15年来一直致力研究多芳基化芳香族的程序合成方法，”该项目领导者之一Kenichiro Itami说道。“我们的终极目标就是解决六苯基苯的合成问题，由于苯结构的多样性和合成方法的缺乏，这个问题相当困难。”

“合成HABs的关键步骤是用噻吩（一种含有硫原子的5元环）作为起始原料”，项目共同领导人Junichiro Yamaguchi说。“2009年我们曾通过C-H活化的方式程序合成了含有4个不同芳基的噻吩，现在我们改进了这一方法并将其延伸到多取代苯的合成上。”

“在取代的噻吩上，我们进行了一系列的金属-催化偶合反应，然后进行闭环反应形成HAB。”论文的共同作者Suzuki 和Segawa说。“经过若干次寻找合适的反应条件，我们最终合成了这种具有螺旋状辐射延伸晶体结构的、六个不同取代基的HAB”。

利用程序化合成的HABs产物示例  来源：ITbM，名古屋大学

Itami 和Yamaguchi的程序合成法第一次让含不同取代基的5-取代甚至6-取代苯的合成成为可能。

对这些新颖的非对称化合物进行分析发现，通过对外部基团的调节可以让原本无荧光属性的六苯基苯具有荧光特性。这些结果表明该方法可合成新型分子以用于分子电子学、纳米技术及生物成像领域。

    “程序合成 HABs 长久以来都是未解的难题。尽管现阶段我们的合成产率还有待提高，但是我们相信这种方法能以程序化的方式将苯衍生物的多样性最大化，这也将会对结构与性能之间的关系上带来新的理解，引发新型功能材料的发现。” Itami 和 Yamaguchi 说。