อะซาโบรีนเป็น สารประกอบเฮ เท อโรไซ คลิกอะโรมา ติก ที่มี โบรอน และไนโตรเจน เป็นองค์ประกอบ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือ มีอิเล็กตรอนและโครงสร้าง คล้าย กับสารประกอบอะโรมาติก ที่มี คาร์บอนเป็น องค์ประกอบ เช่นเบนซีน [ ^{1 ] [ 2 ] สารประกอบ}ใหม่เหล่านี้มีลักษณะทางอิเล็กตรอนที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้มีปฏิกิริยาและคุณสมบัติทางโฟโตฟิสิกส์ที่ปรับเปลี่ยนได้และไม่เคยมีมาก่อน^{[ 1 ]}คุณสมบัติของสารประกอบเหล่านี้ทำให้สามารถเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาของโมเลกุลได้อย่างมากโดยไม่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างโมเลกุล ทำให้มีประโยชน์ต่อการใช้งาน ทางชีวเคมี เภสัชกรรม และ ตัวเร่งปฏิกิริยา^{[ 1 ]} มีการสังเคราะห์ ไอโซเมอร์หลายประเภทที่มีความเสถียรและคุณสมบัติทางอิเล็กตรอนแตกต่างกัน^{[ 1 ] [ 3 ]}มีการรายงานสารประกอบอะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิก 1,2-, 1,3- และ 1,4- ^{[ 1 ]}อะซาโบรีนได้รับการรายงานครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1950 โดย Dewar และ White แต่ความก้าวหน้าล่าสุดทำให้สามารถสังเคราะห์ ระบุลักษณะ และเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของไอโซสเตียร์ เบนซีนเหล่านี้ ได้^{[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}การสังเคราะห์และการศึกษาโมเลกุลเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจความเป็นอะโรมาติกและ พันธะ เฮเทอโรอะตอม ของคาร์บอนได้ดียิ่งขึ้น และสร้างโอกาสใหม่ๆ ในสาขาเคมีต่างๆ^{[ 1 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Dewar และต่อมา White เป็นผู้รายงาน สารอนาล็อกของ ฟีนันทรีนที่มีโบรอนและไนโตรเจน แบบหลายวงเป็นครั้งแรก ในปี 1958 ^{[ 4 ] [ 6 ]}การพยายามสังเคราะห์สารประกอบนี้เกิดขึ้นจากการสังเกตของ Dewar, Kubba และ Pettit ว่าการแทนที่อะตอมคาร์บอนหนึ่งอะตอมของเบนซีนด้วยไนโตรเจนจะให้ผลเป็นอะรีนประจุบวก และไม่มีการแทนที่อะตอมคาร์บอนด้วยโบรอนเพียงอะตอมเดียว ซึ่งควรจะให้ผลเป็นอะรีนประจุลบ^{[ 6 ]}ดังนั้น พวกเขาจึงคาดการณ์ว่าอนุพันธ์ของเบนซีนที่มีโบรอนและไนโตรเจนจะให้ผลเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่เป็นกลาง^{[ 6 ]}ความสนใจในการสังเคราะห์ตัวอย่างใหม่ของสารประกอบที่แสดงคุณสมบัติอะโรมาติกแบบ Hückelและสารประกอบอะโรมาติกที่มีโบรอนเป็นองค์ประกอบใหม่ๆ ได้ผลักดันให้เกิดการวิจัยเกี่ยวกับสารประกอบเหล่านี้^{[ 6 ]}รายงานการสังเคราะห์และลักษณะเฉพาะของเฮเทอโรอะรีนที่มีโบรอนและไนโตรเจนแบบหลายวงดังแสดงในรูปที่ 1ทำนายการสังเคราะห์อะซาโบรีน 1,2-, 1,3- และ 1,4-ดังแสดงในรูปที่ 2 ^{[ 6 ]}

มีการรายงานเกี่ยวกับอะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิกไม่นานหลังจากอะซา โบรีน แบบโพลีไซคลิกที่เกี่ยวข้อง มาร์และดิวาร์รายงานการสังเคราะห์อะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิก 1,2-อะซาโบรีน ( รูปที่ 3 ) ในปี พ.ศ. 2505 ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเสถียรอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งพวกเขาตีความว่าเป็นหลักฐานของลักษณะอะโรมาติก^{[ 10 ]}

ในปี พ.ศ. 2506 ไวท์ได้รายงานการสังเคราะห์ 1,2-อะซาโบรีนที่มีการแทนที่น้อยกว่า ( รูปที่ 4 ) ^{[ 4 ]}แม้ว่าจะเตรียมในลักษณะที่แตกต่างจากตัวอย่างที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ อะซาโบรีนของไวท์ก็ถูกจัดประเภทเป็นอะโรมาติกเช่นกันเนื่องจากมีความเฉื่อย^{[ 4 ​​]}

มีการรายงานตัวอย่างมากมายของ 1,2 อะซาโบรีนแบบโพลีไซคลิกและโมโนไซคลิกหลังจากเอกสารสำคัญเหล่านี้ไม่นาน^{[ 5 ] [ 11 ] [ 12 ]}อย่างไรก็ตาม การปรับแต่งโครงสร้างของหมู่ฟังก์ชันและการพัฒนาไอโซเมอร์อื่นๆ หยุดชะงักไปจนถึงต้นศตวรรษที่ 21 เนื่องจากมีวิธีการสังเคราะห์ที่ใช้ได้ผลเพียงไม่กี่วิธี^{[ 1 ]}การเกิดขึ้นของ กลยุทธ์ การปิดวงแหวนเมตาธีซิสในปี 2000 ทำให้สาขานี้กลับมาเฟื่องฟูอีกครั้ง^{[ 1 ]}

การสังเคราะห์ 1,3- และ 1,4-อะซาโบรีนที่คาดการณ์ไว้ในบทความเริ่มต้นของ Dewar ยังไม่เกิดขึ้นจนกระทั่งต้นทศวรรษ 2010 ในปี 2011 Liu และคณะได้รายงานการสังเคราะห์ใหม่ของ 1,3-อะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิก คือ 3-(ไดไอโซโพรพิลอะมิโน)-1-เมทิล-1,3-อะซาโบรีน^รูปที่ 5 [ ^{3 ]}  การศึกษาเชิงทฤษฎีของไอโซเมอร์อะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิกทั้งสามชนิดอธิบายว่า 1,3-อะซาโบรีนมีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์น้อยที่สุดในสามชนิด^{[ 13 ] [ 14 ]}หลังจากนั้นไม่นานในปี 2012 Braunschweig และคณะได้รายงานการสังเคราะห์ 1,4-อะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิก คือ 1,4-ได-เทอร์ท- บิวทิล-1,4-อะซาโบรีน^{[ 15 ]}

การสังเคราะห์ไอโซเมอร์แต่ละชนิดมีความแตกต่างกันอย่างมากทั้งในด้านกลยุทธ์และความหลากหลาย ขั้นตอนทางเคมีสำหรับการสังเคราะห์ 1,2-อะซาโบรีนชนิดต่างๆ นั้นมีการพัฒนามามากกว่าการสังเคราะห์ 1,3- และ 1,4-อะซาโบรีน เนื่องจากมีการค้นพบมาก่อนและมีความเสถียรมากกว่า

ในปี พ.ศ. 2505 Dewar และ Marr ได้รายงานการสังเคราะห์อะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิกเป็นครั้งแรก^{[ 10 ]}พวกเขารายงานการสังเคราะห์ 2,3-ไดฟีนิล-6-(2-คาร์โบเมทอกซี-เอทิล) -2,1-อะซาโบรีนผ่านการลดเมทิล 2-สไตรีล-3-ไนโตรไทโอฟีน-5-คาร์บอกซิเลตโดยใช้ดีบุกและกรดไฮโดรคลอริก^{[ 10 ]}จากนั้นผลิตภัณฑ์จากขั้นตอนนี้จะถูกควบแน่นกับฟีนิลไดคลอโรบอร์ไนต์ ทำให้ได้ 2-คาร์โบเมทอกซี-5,6-ไดฟีนิล-5,4-โบราซาโรไทโอฟีน^{[ 10 ]}การบำบัดด้วยเรนีย์นิกเกิลทำให้ได้ 1,2-อะซาโบรีนแบบโมโนไซคลิกที่ต้องการดังแสดงในรูปที่ 3 ^{[ 10 ]}

นับตั้งแต่การสังเคราะห์ครั้งแรก วิธีการที่ทันสมัยกว่าก็กลายเป็นเรื่องปกติ ในปี 2000 Ashe และเพื่อนร่วมงานได้รายงานการสังเคราะห์ 1,2-azaborine ผ่านปฏิกิริยาเมตาธีซิสแบบปิดวงแหวนของ allyl aminoborane โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Grubbs ( รูปที่ 6 ) ^{[ 16 ]}การสังเคราะห์นี้ให้ผลผลิต 1,2-azaborine ในปริมาณสูงอย่างน่าเชื่อถือ^{[ 16 ]}การสังเคราะห์เริ่มต้นด้วย allyltributyl tin และการเติมboron trichlorideเพื่อนำส่วนประกอบ boron เข้ามา^{[ 16 ]}ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานี้ทำปฏิกิริยากับ ethylallylamine และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา Grubbs เพื่อปิดวงแหวนและผลิตผลิตภัณฑ์ด้วยผลผลิต 86% ^{[ 16 ]}

นอกจากนี้ Ashe และเพื่อนร่วมงานยังรายงานการสังเคราะห์ 1,2-azaborine ผ่านการขยายวงแหวนคาร์เบนอยด์ ของ 1,2-azaborolide เพื่อให้ได้ 1,2-azaborine ( รูปที่ 7 ) ^{[ 17 ]}ขั้นตอนนี้ทำให้สามารถสังเคราะห์ 1,2-azaborine ที่มีการแทนที่ด้วยหมู่แอริลและอัลคิลได้^{[ 17 ]}

ในปี พ.ศ. 2549 Liu และเพื่อนร่วมงานได้รายงานการสังเคราะห์1,2-ไดไฮโดร-1,2-อะซาโบรีน ซึ่ง เป็นหน่วยโครงสร้างที่มีค่าในการพัฒนาเคมีของอะซาโบรีนต่อไป^{[ 18 ]}กระบวนการนี้สร้างขึ้นจากวิธีการสังเคราะห์ 1,2-อะซาโบรีนที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งสามารถใช้งานที่อะตอมต่างชนิดได้^{[ 2 ] [ 18 ] [ 19 ]}การสังเคราะห์แบบไม่มีหมู่ป้องกันของ Liu ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา โมลิบดีนัมในการทำปฏิกิริยาเมตาธีซิสแบบปิดวงแหวน และใช้แอลลิลอะมีนเป็นหมู่ที่หลุดออกไปเพื่อแทนที่ด้วยn-บิวทานอล [ ^{18 ] ต่อ}มา 1,2-ไดไฮโดร-อะซาโบรีนหลักได้มาจากการลดโบรอนด้วยลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์และการแยกสารด้วยกรด^{[ 18 ]}

ในปี 2549 Ashe และเพื่อนร่วมงานรายงานว่า 1,2-ไดไฮโดร-1,2-อะซาโบรีนเกิดปฏิกิริยาการแทนที่แบบอิเล็กโทรฟิลิกบนอะโรมาติกที่ตำแหน่ง 3 และ 5 ^{[ 20 ]}ปฏิกิริยาที่แสดงในรูปที่ 8ยืนยันความสัมพันธ์ที่คล้ายคลึงกันกับเบนซีนและแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาอะโรมาติกทั่วไปอาจใช้ในการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการสร้างฟังก์ชันให้กับสารประกอบเหล่านี้^{[ 20 ]}รายงานของพวกเขาแสดงให้เห็นการแทนที่แบบอิเล็กโทรฟิลิกบนอะโรมาติกด้วยฟังก์ชันหลายอย่างและผลิตสารประกอบ 1,2-อะซาโบรีนที่แสดงในรูปที่ 9และถูกแทนที่ด้วยดิวเทอเรียมไนไตรล์โบรมีนและไฮดรอกซิล [ ^{20 ] นอกจาก}นี้ การทดลองแข่งขันยังแสดงให้เห็นว่า 1-เอทิล-1,2-ไดไฮโดร-2-ฟีนิล-1,2-อะซาโบรีนเป็นสารประกอบอะโรมาติกที่มีนิวคลีโอฟิลิกสูงเมื่อเทียบกับ2-เมทิลฟิวแรนฟิวแรนและไทโอฟีน^{[ 20 ]}การแทนที่ที่อะตอมโบรอนได้รับการบันทึกและคิดว่าดำเนินไปตามกลไกการเชื่อมโยง ในลักษณะเดียวกัน ^{[ 1 ] [ 21 ]}

ในปี 2024 Nature Chemistryได้ตีพิมพ์บทความที่ให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการสังเคราะห์ซึ่งเปิดพื้นที่ใหม่สำหรับการทำงานของ 1,2-azaborine ผ่านการ สร้างวง เบนซีน^{[ 22 ]}การสังเคราะห์ที่รายงานนี้ทำให้สามารถพัฒนา 1,2-azaborine แบบโมโนไซคลิกที่มีฟังก์ชันหลายอย่างได้ เพื่อแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่แพร่หลายของกระบวนการนี้ ผู้เขียนได้รายงานการสังเคราะห์ไอโซสเตียร์ที่มีโบรอน-ไนโตรเจนของสารยับยั้ง PD-1/PD-L1ซึ่งเป็นโมเลกุลที่สำคัญสำหรับการรักษาโรคมะเร็ง^{[ 22 ]}

ในปี 2554 Liu และเพื่อนร่วมงานได้สังเคราะห์ 1,3-azaborine ที่รอคอยมานานสำเร็จด้วยกระบวนการสังเคราะห์ 3-(diisopropylamino)-1-methyl-1,3-azaborine ^{[ 3 ]}รูปที่ 10แสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้ใช้การปิดวงแหวนแบบ metathesis ที่ดำเนินการโดยตัวเร่งปฏิกิริยา Grubbs ^{[ 3 ]}ขั้นตอนสุดท้ายของการสังเคราะห์ต้องใช้การกำจัดไฮโดรเจน [ ^{3 ] ใน}ขณะนั้น Liu ตั้งข้อสังเกตว่าไม่มีการตีพิมพ์การสังเกตการเกิดอะโรมาติกโดยการกำจัดอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมที่ตำแหน่ง meta ^{[ 3 ]}เนื่องจากการกำจัดไฮโดรเจนทำให้เกิดทั้งผลิตภัณฑ์ที่มีไฮโดรเจนและผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีไฮโดรเจนในอัตราส่วนที่แตกต่างกัน การทำให้ขั้นตอนใหม่นี้สำเร็จจึงต้องมีการปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยาและปริมาณ ตัวทำละลาย และอุณหภูมิอย่างมาก เพื่อเพิ่มผลผลิตและอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีไฮโดรเจนต่อผลิตภัณฑ์ที่มีไฮโดรเจนให้สูงสุด ( รูปที่ 11 ) ^{[ 3 ]}หลิวและเพื่อนร่วมงานรายงานว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขาถูกแยกโดยการกลั่นเป็นของเหลวสีเหลืองอ่อนด้วยผลผลิต 25% ^{[ 3 ]}

มีการรายงานการเติมหมู่ฟังก์ชันให้กับ 1,3-อะซาโบรีนที่ตำแหน่งโบรอนและไนโตรเจน ( รูปที่ 12 ) รวมถึงบนโครงสร้างคาร์บอนด้วย^{[ 1 ] [ 3 ] [ 23 ]}จากการรายงาน 1,3-อะซาโบรีนตัวแรกในปี 2011 Liu และคณะได้บันทึกการแทนที่แบบอิเล็กโทรฟิลิกของอะโรมาติกของ 1,3-อะซาโบรีนด้วยเกลือของ Böhmeเพื่อให้ได้ 1,3-อะซาโบรีนที่ถูกแทนที่ในตำแหน่งเมตาต่อไนโตรเจนที่ตำแหน่งที่หกของเฮเทอโรไซเคิลอะโรมาติก^{[ 3 ]}การแทนที่เกิดขึ้นในสภาวะที่ไม่รุนแรงและให้ผลผลิตสูงเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์อะซาโบรีนที่ถูกแทนที่อย่างมาก^{[ 3 ]}นอกจากนี้ ขั้นตอนที่ตีพิมพ์ยังช่วยให้สามารถเติมหมู่ฟังก์ชันที่โบรอนได้^{[ 23 ]}สารตั้งต้น 1,3-อะซาโบรีนค่อนข้างทนต่อการแทนที่ที่ตำแหน่งโบรอน แต่สามารถเติมหมู่ฟังก์ชันได้ง่ายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด^{[ 23 ]}หลังจากการสังเคราะห์ 1,3-อะซาโบรีนครั้งแรก สิ่งพิมพ์ในภายหลังได้ให้รายละเอียดขั้นตอนสำหรับการรวม กลุ่ม คลอโรไซยาโน ฟลูออโรและไฮดรอกซีที่โบรอนเพื่อใช้ประโยชน์จากปฏิกิริยาของอะซาโบรีนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย^{[ 23 ]}

เช่นเดียวกับไนโตรเจนที่เป็นเบสของลูอิสสามารถเกิดการแทนที่แบบอิเล็กโทรฟิลิกได้ โบรอนของ 1,3-อะซาโบรีนก็สามารถเกิดการแทนที่แบบนิวคลีโอฟิลิกได้เช่นกันเนื่องจากความเป็นกรดของลูอิสและออร์บิทัล p ที่ว่างเปล่า^{[ 23 ]}กลยุทธ์ทั่วไปใช้ประโยชน์จากสภาวะการแทนที่ที่เป็นกรดเพื่อให้มีหมู่ที่หลุดออกได้ดีกว่าสำหรับการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกที่อะตอมของโบรอน^{[ 23 ]}รูปที่ 13แสดงขั้นตอนที่ทำให้สามารถสังเคราะห์อะตอมของโบรอนที่ถูกแทนที่ด้วยอัลคิลใน 1,3-อะซาโบรีนผ่านกรดพิวาลิกและn-บิวทิลลิเทียมในเตตระไฮโดรฟิวแรน (THF) ได้ ^{[ 23 ]}

หลังจากรายงานการสังเคราะห์ 1,3-อะซาโบรีนไม่นาน บราวน์ชไวค์และเพื่อนร่วมงานก็สังเคราะห์ 1,4-อะซาโบรีนได้สำเร็จ ( รูปที่ 14 ) ^{[ 15 ]}การสังเคราะห์ 1,4-อะซาโบรีนโมโนไซคลิกชนิดใหม่นี้ไม่ได้ใช้ปฏิกิริยาเมตาธีซิสแบบปิดวงแหวนเหมือนกับการสังเคราะห์อื่นๆ หลายๆ วิธี แต่ใช้ ปฏิกิริยา ไซโคลแอด ดิชัน [2+2+2] ระหว่างได-เทอร์ท-บิวทิล-อิมิโนโบเรนและอะเซทิลีนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโรเดียม^{[ 15 ]}ปฏิกิริยานี้ทำลายพันธะสามระหว่างโบรอนและไนโตรเจนอย่างน่าประหลาดใจเพื่อสร้าง 1,4-ได- เทอร์ท-บิวทิล-1,4-อะซาโบรีน^{[ 15 ]}

เฮเทอโรไซคลิกที่มีโบรอนและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบนั้นมีโครงสร้างและอิเล็กตรอนเหมือนกับสารประกอบอะโรมาติกที่มีคาร์บอนทั้งหมด^{[ 1 ]}ทั้งรายงานในยุคแรกและรายงานล่าสุดระบุว่าโมเลกุลเหล่านี้เป็นอะโรมาติกเนื่องจากมีอิเล็กตรอน π หกตัว^{[ 1 ] [ 4 ] [ 11 ] [ 13 ]}แม้จะมีอะตอมต่างชนิดอยู่ในระบบ อะซาโบรีนก็ปฏิบัติตามกฎของฮักเคลเนื่องจากไนโตรเจนมีส่วนช่วยอิเล็กตรอน π สองตัว และโบรอนไม่มีส่วนช่วยอิเล็กตรอน π ใดๆ แต่ยังคงรักษาการเรียงตัวแบบวงจรของออร์บิทัล p ด้วยออร์บิทัล p _{z ที่ว่างเปล่า} ^{[ 13 ] [ 14 ]}ตรงกันข้ามกับไพริดีนไนโตรเจนในอะซาโบรีนจะบริจาคอิเล็กตรอนสองตัวให้กับระบบไพ^{[ 14 ] [ 24 ]}เช่นเดียวกับสารประกอบคาร์บอนทั้งหมดที่เป็นต้นแบบ อะซาโบรีนมีโครงสร้างที่คำนวณได้เป็นระนาบ^{[ 25 ]}

1,2-อะซาโบรีนมีพันธะโบรอน-ไนโตรเจนโดยที่โบรอนอยู่ตำแหน่งออร์โธกับไนโตรเจน ในขณะที่ 1,3- และ 1,4-อะซาโบรีนไม่มี โบรอนมี ความสัมพันธ์ แบบเมตาและพาราต่อไนโตรเจนสำหรับ 1,3- และ 1,4-อะซาโบรีน ตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างอะตอมต่างชนิดในแต่ละไอโซเมอร์แสดงไว้ในรูปที่ 2สำหรับ 1,2-อะซาโบรีน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมที่อยู่ติดกันทำให้พันธะโบรอน-ไนโตรเจนมีลักษณะ π และสามารถแสดงเป็นพันธะคู่ได้^{[ 25 ]}พันธะคู่โบรอน-ไนโตรเจนจะเป็นซวิตเตอร์ไอออนิก อย่างเป็นทางการ และเป็นพันธะที่มีขั้วอย่างมีนัยสำคัญ แต่ดังที่อธิบายไว้ในรูปที่ 15การไหลของอิเล็กตรอนจากโบรอนไปยังไนโตรเจนในสมมาตร σ จะต่อต้านการไหลของอิเล็กตรอนจากคู่โดดเดี่ยวของไนโตรเจนไปยังออร์บิทัล p ว่างของโบรอนในสมมาตร π ^{[ 25 ]}การสังเกตและการให้เหตุผลของพันธะโบรอน-ไนโตรเจนที่ไม่เป็นขั้วซึ่งมีลักษณะพันธะคู่มีส่วนช่วยในการรายงานว่าสารประกอบเหล่านี้มีลักษณะเป็นอะโรมาติกและแบ่งปันอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมทั้งหกในวงแหวน^{[ 13 ] [ 25 ]}

แม้ว่า 1,3- และ 1,4-อะซาโบรีนจะไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่อยู่ติดกับออร์บิทัล p ว่างเพื่ออำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยา π นี้ แต่พวกมันก็ยังคงรักษาคุณสมบัติความเป็นอะโรมาติกไว้ได้^{[ 3 ]}สำหรับ 1,3-อะซาโบรีน โครงสร้างจะเป็นระนาบ และความยาวของพันธะจะอยู่ระหว่างพันธะเดี่ยวและพันธะคู่^{[ 3 ] [ 13 ]}การศึกษาเชิงทฤษฎีเบื้องต้นของ 1,3-อะซาโบรีนรายงานลักษณะโครงสร้างที่มีความเป็นอะโรมาติกน้อยกว่าเบนซีน แต่มีการกระจายตัวของอิเล็กตรอน π อย่างมีนัยสำคัญ ^{[ 13 ]}การสังเคราะห์ไอโซเมอร์อะซาโบรีนที่หายากนี้และโครงสร้างผลึกที่ตามมาได้ให้หลักฐานเชิงประจักษ์ของการกระจายตัวของอิเล็กตรอนใน 1,3-อะซาโบรีน เนื่องจากพวกมันแสดงพันธะภายในวงแหวนที่สั้นกว่าความยาวพันธะ เดี่ยวที่คาดไว้ แต่ยาวกว่าความยาวพันธะคู่ที่คาดไว้^{[ 3 ]}การศึกษาเชิงทฤษฎีที่เปรียบเทียบไอโซเมอร์ทั้งสามของอะซาโบรีนพบว่าการแยกประจุที่มีอยู่ใน 1,3-อะซาโบรีนซึ่งเป็นผลมาจากการจัดเรียง 1,3 ของเฮเทอโรอะตอมช่วยเพิ่มการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในวงแหวน^{[ 14 ]}ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงได้ระบุว่า 1,3-อะซาโบรีนเป็นไอโซเมอร์ที่มีความเป็นอะโรมาติกมากที่สุดในบรรดาไอโซเมอร์ทั้งสาม โดยคำนวณจากเมตริกที่คำนวณโดยทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นเช่นแบบจำลองฮาร์มอนิกออสซิลเลเตอร์ของความเป็นอะโรมาติกพลังงานเรโซแนนซ์นอกวงแหวน ดัชนีความผันผวนของอะโรมาติก การเปลี่ยนแปลงทางเคมีอิสระของนิวเคลียส และดัชนีการกระจายตัวแบบพารา^{[ 1 ] [ 13 ] [ 14 ]}

ใน 1,4-อะซาโบรีน การคำนวณแบบ ab initio รายงานว่ามีการกระจายตัวของอิเล็กตรอน π อย่างมีนัยสำคัญรอบวงแหวน แต่ระบบ π ที่เชื่อมต่อกันถูกขัดจังหวะโดยอะตอมของโบรอน^{[ 13 ]}หลังจากการสังเคราะห์ 1,4-ได- เทอร์ท-บิวทิล-1,4-อะซาโบรีนโดย Braunschweig และคณะในปี 2012 โครงสร้างผลึกเอกซ์เรย์เผยให้เห็นโครงสร้างระนาบที่คล้ายกับไอโซเมอร์อื่นๆ^{[ 15 ]} Braunschweig และคณะได้ทำการคำนวณ DFT ซึ่งให้ผลลัพธ์การปรับโครงสร้างทางเรขาคณิตที่สอดคล้องกับข้อมูลโครงสร้างของพวกเขา^{[ 15 ]}การตรวจสอบโครงสร้างอิเล็กตรอนของ 1,4-ได-เทอร์ท-บิวทิล-1,4-อะซาโบรีนโดย DFT สนับสนุนการจัดประเภทโมเลกุลเป็นอะโรมาติก^{[ 15 ]}อย่างไรก็ตาม ความเป็นอะโรมาติกนี้มีข้อควรระวังว่าการจัดเรียงแบบ 1,4 ของโบรอนและไนโตรเจนทำให้เกิดทิศทางในการกระจายตัวที่เคลื่อนจากไนโตรเจนไปยังโบรอน^{[ 14 ]}

แม้ว่าไอโซเมอร์ทั้งสามของอะซาโบรีนจะมีลักษณะที่คล้ายคลึงกัน แต่โดยทั่วไปแล้วมักมีการอ้างอิงและศึกษาความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์สัมพัทธ์ของโมเลกุลเหล่านี้^{[ 1 ] [ 13 ] [ 14 ]}การศึกษาเชิงทฤษฎีอธิบายความเสถียรของไอโซเมอร์อะซาโบรีนว่า 1,2-อะซาโบรีน >> 1,4-อะซาโบรีน > 1,3-อะซาโบรีน^{[ 13 ] [ 14 ]}อย่างไรก็ตาม ในแง่ของความเป็นอะโรมาติก มีรายงานว่า 1,3-อะซาโบรีนมีความเป็นอะโรมาติกมากที่สุด และยังมีความเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับความแตกต่างของความเป็นอะโรมาติกระหว่าง 1,2- และ 1,4-อะซาโบรีน^{[ 8 ] [ 9 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 23 ] [ 26 ]}เนื่องจากความเป็นอะโรมาติกและความเสถียรของโมเลกุลไม่สอดคล้องกัน นักวิจัยจึงให้เหตุผลว่าความแตกต่างในความเสถียรเป็นผลมาจากความแข็งแรงของพันธะ σ และ π เฉพาะที่^{[ 13 ] [ 14 ]}พันธะคู่ C=C และพันธะคู่ B=N มีความแข็งแรงเป็นพิเศษและมีบทบาทสำคัญในความเสถียรของโมเลกุล^{[ 13 ] [ 14 ]}จากการตรวจสอบ DFT โดยใช้การวัด เช่น การวิเคราะห์การสลายตัวของพลังงานไอโซเมอไรเซชัน (IEDA) พบว่า 1,2-อะซาโบรีนเป็นไอโซเมอร์ที่เสถียรที่สุด^{[ 14 ]} ความเสถียรของ 1,2-อะซาโบรีนเกิดจากเครือข่ายพันธะซิกมา เนื่องจากมีพันธะคู่ C=C สองพันธะและพันธะคู่ B=N หนึ่งพันธะ^{[ 13 ] [ 14 ]}ในทางตรงกันข้าม ทั้ง 1,3- และ 1,4-อะซาโบรีนไม่มีพันธะ B=N และไอโซเมอร์ทั้งสองมีพันธะคู่ C=C หนึ่งและสองพันธะตามลำดับ^{[ 13 ] [ 14 ]}แม้จะมีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายคลึงกัน แต่การเชื่อมต่อของโมเลกุลเหล่านี้มีบทบาทสำคัญต่อความเสถียรของพวกมันรูปที่ 16แสดงความยาวพันธะที่คำนวณได้สำหรับไอโซเมอร์ทั้งสามชนิด รวมถึงความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ที่คำนวณได้โดยใช้ IEDA ^{[ 14 ]}

การสังเคราะห์ไอโซเมอร์ทั้งสามของอะซาโบรีนที่เสร็จสมบูรณ์ช่วยให้เข้าใจคุณสมบัติและหน้าที่ของอะซาโบรีนได้ดียิ่งขึ้น Liu และเพื่อนร่วมงานได้ทำการวิเคราะห์เชิงคำนวณและสเปกโทรสโกปีของอะซาโบรีนควบคู่ไปกับการวิจัยเชิงสังเคราะห์^{[ 27 ]}โดยใช้สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอน UV และการคำนวณ DFT เพื่อตรวจสอบโครงสร้างอิเล็กตรอนของ 1,2- และ 1,3-อะซาโบรีน พวกเขาพบว่า 1,2-อะซาโบรีนและ 1,3-อะซาโบรีนมี พลังงาน ของออร์บิทัลโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนอยู่สูงสุด (HOMO) สูงกว่า เบนซีนและโทลูอีน [ ^{27 ] นอกจาก} นี้ ยัง มี พลังงาน ของออร์บิทัลโมเลกุลที่ไม่มีอิเล็กตรอนอยู่ต่ำสุด (LUMO) ที่ต่ำกว่าด้วย^{[ 27 ]}การรวมกันของลักษณะทางอิเล็กตรอนนี้ทำให้อะซาโบรีนที่ศึกษามีช่องว่าง HOMO-LUMO ที่เล็กมาก^{[ 27 ]}ซึ่งสอดคล้องกับการลดลงของพลังงานของโฟตอนที่ถูกดูดซับตามที่วัดโดย สเปกโทรสโก ปีUV-Vis ^{[ 27 ]}

คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่น่าสนใจเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงการใช้งานที่หลากหลายในด้านอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฐานะลิแกนด์สำหรับการเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ในปี 2016 กลุ่ม Liu ได้รายงานตัวอย่างของลิแกนด์ฟอสฟีนที่มี 1,4-อะซาโบรีนซึ่งมีกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างจากอะนาล็อกที่เป็นคาร์บอนทั้งหมด^{[ 28 ]}พวกเขาพบว่าการเพิ่มหมู่ 1,4-อะซาโบรีนลงใน ลิแกนด์ ฟอสฟีนส่งผลให้เกิด ไฮ โดรโบเรชันแบบเลือกท รานส์ที่ไม่เหมือนใคร ของ 1,3 เอนีนปลายและภายในด้วยประสิทธิภาพสูงและความเลือกไดแอสเตอริโอเมอร์สูง^{[ 28 ]}โครงสร้างผลึกเอกซ์เรย์ เผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์การประสานงานดังแสดงในรูปที่ 17 [ ^{28 ] อะตอม} ต่างชนิดของอะซาโบรีนมีความสามารถพิเศษในการประสานงานกับโลหะหมู่ 10 เช่นแพลทินัมหรือแพลเลเดียมในลักษณะที่ไม่สามารถทำได้สำหรับลิแกนด์คาร์บอน-ฟอสฟีนทั้งหมด การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึงวิธีการบางประการที่หมู่ฟังก์ชันอะซาโบรีนส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการเร่งปฏิกิริยา

เพื่อตรวจสอบผลกระทบของอะซาโบรีนต่อเคมีเชิงการประสานงานและตัวเร่งปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มเติม Liu และเพื่อนร่วมงานได้ตีพิมพ์การศึกษาเปรียบเทียบในปี 2017 ระหว่างฟอสฟีนที่มีอะซาโบรีนและลิแกนด์ฟอสฟีนแบบดั้งเดิม^{[ 29 ]}การตรวจสอบของพวกเขาพบว่าฟอสฟีนที่มี 1,2-อะซาโบรีนดังแสดงในรูปที่ 18เป็นตัวให้อิเล็กตรอนที่แข็งแกร่งกว่าลิแกนด์ฟอสฟีนแบบดั้งเดิมที่นำมาเปรียบเทียบอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่มีโปรไฟล์เชิงสเตอริกที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 29 ]}ฟอสฟีนที่มี 1,2-อะซาโบรีนแสดงความถี่การยืด CO 2012 cm ⁻¹เมื่อประสานงานกับสารประกอบโมลิบเดนัมทรงแปดเหลี่ยม^{[ 29 ]}สำหรับการเปรียบเทียบ อะนาล็อกคาร์บอนทั้งหมดที่ใช้เปรียบเทียบมีความถี่การยืด CO ที่ 2019 cm ⁻¹และไตรเอทิลฟอสฟีนซึ่งถือว่าเป็นฟอสฟีนผู้ให้ที่แข็งแกร่งมาก มีความถี่การยืด CO ที่ 2016 cm ⁻¹ [ ^{1 ] การวัดเหล่า นี้}ระบุว่าฟอสฟีนที่มี 1,2-อะซาโบรีนเป็นผู้ให้ที่แข็งแกร่งกว่าฟอสฟีนคาร์บอนทั้งหมดทั้งสองชนิด ในขณะที่ยังคงรักษา โปรไฟล์ เชิงสเตอริกของฟอสฟีนแบบดั้งเดิมที่อ่อนแอกว่า

โครงสร้างอิเล็กตรอนที่เป็นเอกลักษณ์และ ลักษณะ เชิงสเตอริก ที่คุ้นเคย ของอะซาโบรีนยังทำให้พวกมันเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์และการพัฒนายาใหม่^{[ 1 ] [ 30 ]}ในปี 2017 Liu และเพื่อนร่วมงานได้สังเคราะห์อนุพันธ์ของเฟลบินัค ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของสารยับยั้ง CDK2ที่รู้จักกันดีโดยมีการแทนที่วงแหวนเบนซีนของยาที่ออกฤทธิ์ด้วย 1,2-อะซาโบรีน^{[ 30 ]} พวกเขาพบว่า 1,2-อะซาโบรีนช่วยปรับปรุงกิจกรรมทางชีวภาพและการดูดซึม ทางปาก ^{[ 30 ]}