十二顶点碳硼烷含硼高、热稳定性好、生物毒性低，其衍生物应用于硼中子捕获疗法(BNCT)实现癌症治疗是当前碳硼烷化学的一个重要的分支。然而在碳硼烷有机官能团修饰的过程中，由于B–H键酸性极弱，硼端取代的难度较大，加上多个B–H键存在，很难控制取代位点。传统的修饰方法是先对硼端进行碘代, 再与Grignard试剂通过钯催化偶联，但是难以实现碳硼烷硼端直接选择性的特殊官能团化。
燕红教授课题组通过加入可提供3个电子（3e）的有机分子诱导Co金属实现了室温下B-H及C-H键的同时活化，建立了碳硼烷、环戊二烯基（Cp）两个惰性基团通过B-C键的直接偶联，获得了新型的碳硼烷功能化基团 Cp 配体（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10341-10344）。
在此基础上，最近燕红教授课题组取得了新进展，他们直接利用半夹心钴碳硼烷二硫醇配合物与炔烃反应实现了B(3)位点选择性取代，获得了含降冰片烯类取代基的新颖产物。半夹心钴碳硼烷二硫醇配合物的钴中心有16个电子，价态是+3，而与活泼炔烃反应后可以直接生成两类钴中心17电子的中间体，价态为+2的磁性化合物，其结构上的特征是B(3)位点被降冰片烯基取代。他们利用密度泛函理论(DFT)对关键的17电子中间体的形成做了详细研究，结果表明反应经过一系列步骤，包括炔烃插入Co−S键，B−H键活化，Cp 配位模式（从η5 到 η4, η3,η2及η1）转化，B−Cp形成以及Cp参加的Diels-Alder反应，远远超出了现有的碳硼烷反应类型，这些结果发表在 J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11289–11298。 17电子钴配合物中Co−S键依然具有反应性，可以与炔烃反应并得到脱金属的有机产物，从而大大降低了生物毒性，将其应用于抗菌研究已取得了成效，结果发表在Biomaterials, 2013, 34, 902–911。该研究成果系统性地展现了钴促进的碳硼烷B−H键直接活化并生成一系列结构新颖的降冰片烯基取代的碳硼烷衍生物，为此类化合物的进一步应用探索打下了坚实的基础。
上述研究工作得到了国家自然科学基金委杰出青年基金及科技部-国家重大科学研究计划等基金的资助。
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