芳炔是一种可以实现芳环官能团化的高反应活性中间体。近些年来，化学家们发展了一系列苯炔前体来实现苯炔的原位生成，但其通常需要在强碱或氟化物的存在下反应，在某些情况下会具有一定的官能团局限性（Fig. 1a）。最近，美国科罗拉多州立大学Robert S. Paton课题组与英国牛津大学Jonathan W. Burtonh和Martin D. Smith课题组发展了新型的苯炔前体—三芳基氧鎓离子。其在磷酸钾的存在下，室温即可实现苯炔的原位生成。一系列官能团化的芳炔（包括4,5-嘧啶）均可以以较高的效率生成并经历随后的环加成反应得到相应的环化产物（Fig. 1b）。下载化学加APP到你手机，更加方便，更多收获。

（图片来源：Nat. Synth.）

首先，作者通过碱介导的S_NAr反应实现了一系列2-溴联芳基醚1a-1v的合成。随后，1a-1v通过与氨基频哪醇硼酯2发生钯催化的偶联反应（Pd(dppf)Cl₂-CH₂Cl₂ (5 mol%), Na₂CO₃ (4 eq.), PhMe/H₂O (1:1), 95 °C, 24 h）得到相应的产物3a-3v（38-88%），并在经历重氮化和分子内的氧芳基化（HBF₄ (48% aq., 5 eq.), t-BuONO (5 eq.), CH₂Cl₂/IPA (1:1), 0 °C, 1 h, 随后30 °C, 48 h）以43-92%的产率实现一系列三芳基氧鎓离子4a-4v的合成（Fig. 2a）。化合物4a, 4j, 4k和4l的结构通过 X-射线单晶衍射得到了证实。此外，晶体结构表明这些化合物在三价氧周围呈锥体结构，外环的O-芳基取代基几乎垂直于二苯并呋喃环平面（Fig. 2b）。

（图片来源：Nat. Synth.）

在得到了一系列三芳基氧鎓离子后，作者首先利用4a与呋喃作为模板底物对环加成反应的条件进行了探索。实验结果表明，固态的无机碱磷酸钾（5 eq.）最为有效，可以以97%的产率得到捕获产物5a。除了快速搅拌外，该过程不需要任何特殊的安全预防措施，不需要在惰性气氛下进行，也不需要使用干燥的溶剂或试剂。此外，当将反应规模放大至1.0 mmol规模时，可以以99%的产率得到5a，证明了此转化的实用性（Table 1）。在最优反应条件下，作者对三芳基氧鎓离子的兼容性进行了考察。实验结果表明，一系列不同取代的三芳基氧鎓离子均可顺利实现转化，以31-97%的产率实现相应的环化产物5a-5v的合成。其中，醛基、酮羰基、卤素、甲磺酰基、醇羟基、甲氧基、萘基、甲基、叔丁基等一系列不同官能团均具有良好的兼容性。值得注意的是，作者应用此体系实现了修饰的天然产物和药物（capsaicin，diflusinal）的合成。除此之外，作者还探索了体系对杂芳炔的兼容性。当使用嘧啶氧鎓离子6与呋喃反应时，可以39%的产率得到三环产物7。除了呋喃之外，其它的捕获试剂如乙醇、吡唑、N-甲基苯胺均可与6发生环加成反应，以24-55%的产率得到8-10。

（图片来源：Nat. Synth.）

接下来，作者利用氧鎓离子4k原位生成的1-硝基苯炔与6,6-二甲基富烯（6,6-dimethylfulvene）反应可以以59%的产率得到抗真菌剂前体isopyrazam11的合成。此外，4k还可以分别与二芳基硝酮、二氢呋喃发生形式上的(3 + 2)和(2 + 2)环加成以71%和92%的产率分别得到环化产物12和13。除此之外，一系列其它的捕获试剂如苄基叠氮、3-甲基-2-巴豆醛、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、吡唑、N-甲基苯胺、环己烯等均可发生环加成反应，以中等至良好的产率得到相应的产物14-19。值得注意的是，更复杂的分子结构也可兼容。例如，原位形成的苯炔可以与串联的双芳基呋喃反应，以47%的产率得到exo,exo-多环产物20。此外，4a原位生成的芳炔还可以与蒽发生环加成以83%的产率得到三碟烯（Tryptycene）21。

（图片来源：Nat. Synth.）

为了深入理解反应机理，作者进行了动力学同位素实验（Fig. 3）。作者首先利用邻位氘代的氟苯通过三步合成以65%的产率得到氧鎓离子23。随后，作者利用23在标准条件下与呋喃反应可以以98%的产率得到环加成产物24，且分子内含有50%的氘，由此计算出此转化的k_H/k_D（KIE）为1.67。

（图片来源：Nat. Synth.）

最后，作者通过计算得出了反应中C-H攫取和C-O断裂经历了逐步消除、单分子消除、共轭碱(E1cB)消除机理形成芳炔，且计算结果与分子内动力学实验结果相一致。此外，计算结果表明氧鎓离子是一个强大的吸电子基团和一个特别有效的离去基团（Fig. 4）。

（图片来源：Nat. Synth.）