近日，生化学院彭勃教授应邀在国际著名期刊《Accounts of Chemical Research》撰写论文“Revisiting Aromatic Claisen Rearrangement Using Unstable Aryl Sulfonium/Iodonium Species: The Strategy of Breaking up the Whole into Parts”（Acc. Chem. Res.2022, 55, 2103.），并且被选为内封面文章。该论文归纳总结了彭勃教授课题组自2015年成立以来，发展的一系列非传统芳烃重排反应。我院博士研究生梁俞辰为该论文的第一作者，彭勃教授为通讯作者，浙江师范大学为唯一署名单位。该论文封面表达了：“化整为零”策略不仅在日常生活中发挥重要作用，可将复杂的事物逐步拆解，“化整为零”，化繁为简，也在重排化学中发挥重要作用。

图1 论文首页及封面

《Accounts of Chemical Research》是美国化学会旗下的国际著名期刊，影响因子高达21.661，是国际上最具权威性的综述性期刊之一，旨在介绍化学、生物化学、材料科学、纳米科学等相关研究领域的最新研究进展。该刊物不同于一般的综述性期刊，它具有鲜明的“自我综述”的特色，主要是描述通讯作者自己的系统性研究工作，并且要对该领域的未来发展方向给出视野独特、具有前瞻性的展望。应邀在《Accounts of Chemical Research》上撰写论文，是通讯作者所开展的研究工作具有系统性、创新性和重要国际影响力的标志之一。

自从1912年Ludwig Claisen发现烯丙基芳基醚、烯丙基烯基醚的重排以来，Claisen重排反应一直备受合成化学家的关注。经过一个多世纪的发展，Claisen重排已经成为一种重要的合成工具。其中，脂肪族Claisen重排得到长足发展，涌现出Carroll rearrangement, Ireland-Claisen rearrangement, Meerwein–Eschenmoser rearrangement, Johnson rearrangement, Bellus-Claisen rearrangement等十余种Claisen重排的变种反应。然而与脂肪族Claisen比较，芳香族Claisen重排发展相对缓慢。这可能是由于芳烃Claisen重排涉及更具挑战的去芳香化过程。例如：苯基烯丙基醚的热力学重排需要在200-300 °C才能发生 (图 2a)。更困难的是相应的硫和氮取代的芳烃Claisen型重排。这类重排往往给出重排后环化或者直接脱烷基化产物(图 2b and 2c)。

为了提高芳烃重排效率，化学家们主要发展了两种策略。最常用的策略是引入Lewis酸或者Bronsted酸，通过与重排前体中杂原子的配位，降低其电子云密度，从而促进重排的进行。另一种是在重排前体中，引入缺电子杂原子促进重排的进行(图 2d-2f)。例如，与难以重排的烯丙基苯胺比较，烯丙基苯基季铵盐更容易重排（图 2c vs 2d）。Procter等人发现，与烯丙基苯硫醚比较，烯丙基硫鎓盐更容易重排(图 2b vs 2e)（Org. Lett.2011, 13, 5882.）。此外，Oh等人意外发现烯丙基苯基高价碘也较易进行芳烃重排(图 2f)（Tetrahedron Lett.1988, 29, 667）。理论计算表明，这类硫鎓盐或者高价碘的重排，相对传统Claisen重排拥有更低的重排能垒。尽管重排条件温和，该类重排反应并未获得太多的关注。直到最近10年，Procter, Yorimitsu, Shafir, Ochiai, Maulide, Zhu, Wengryniuk, Hyatt, Kita, Padwa 等课题组都参与到这类反应的研究中，先后发现炔丙基硅、内炔、β-二羰基化合物、苯酚衍生物等亲核试剂，都适用于该类重排反应。由此，极大的推动了该领域的发展（Tetrahedron Lett.2016, 57, 2673）。 然而，这种将亲电性芳烃与特定亲核试剂，一步混合实施重排的策略，缺乏对反应的精准控制，反应有赖于底物类型，导致反应底物局限性较大，同时也限制了反应模式的推陈出新。

图2芳烃Claisen重排的例子和作者的工作 （来源：Accounts of Chemical Research）

在过去七年里，彭勃课题组对这类芳基硫鎓盐/高价碘的重排反应产生了浓厚的研究兴趣（图2）。该研究起始于对芳基亚砜与烷基腈的[3,3]-重排反应的意外发现(JACS. 2017, 139, 4211.)。通过对这一意外发现的研究，他们注意到该类反应的两个特质：（1）四价硫和三价碘的氧化性释放，使得重排可在温和条件下自发进行；（2）与传统Claisen重排不同，反应无需预先合成相对稳定重排前体，仅需原位构建重排前体，随即自发重排。这样两个反应特点，简化了反应步骤，提升了反应的可变性，赋予了化学家进一步发展该类重排反应的空间。由此，他们拟定了两种有别于传统重排化学的两个研究策略。其一，“化整为零”策略，即将已知的一步构建重排前体化解为两步或者多步，以此实现对每一步反应的精准控制，这样不仅提升反应的整体效率，拓宽了反应的适用范围，更为发展新重排模式创造了机会。例如，基于最初的发现，他们进一步发展了芳基亚砜的[5,5]-重排、芳基高价碘的不对称重排、Morita-Baylis-Hillman (MBH)-型重排等多种新重排模式。另一种策略则是借助四价硫和三价碘的氧化驱动力，以及重排中间体中烯酮亚胺结构张力，发展芳基高价碘的高速重排，由此解决了芳基高价碘重排效率偏低的问题，并进一步发展了首例芳基高价碘的重排去芳香化反应。这篇综述，重点阐述了“化整为零”策略的诞生，以及基于该策略发展的芳基亚砜/高价碘重排反应，更重要的是阐述了他们发展每个重排反应的底层逻辑。

该论文总结了彭勃课题组过去七年在超价原子重排领域的工作，指明了超价原子赋予重排化学非传统的特质，提出了发展这两类非传统重排的底层研究逻辑，为化学家们进一步发展重排化学提供了新的思路。该项目得到了国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金的支持。