环丁烷羧酰胺是一类重要的生物活性分子，因其独特的非平面性、富含sp³杂化碳原子和相对刚性的三维结构，大范围的应用于天然产物和药物分子的设计与合成。然而，传统的合成方法如光催化[2+2]环加成虽能合成环丁烷，但通常依赖于具有活化基团的烯烃，且控制分子间反应的选择性十分具有挑战性。此外，环丁烷的高环应变使其在金属催化和酸催化条件下易发生开环反应，限制了其进一步的功能化。因此，如何在保留环丁烷核心的情况下实现其直接功能化成为了一个重要的研究挑战。

  中国科学院大连化学物理研究所吴小锋教授团队在环丁烷的氨基羰基化方面取得了新进展。他们设计并实现了一种配体控制的氨基羰基化反应，成功地对环丁醇进行了区域选择性的改造。在该研究中，通过调节催化剂的配体，团队明显提高了反应的区域选择性和立体选择性，使得从环丁醇得到1,1-和1,2-取代的环丁烷羧酰胺成为可能。利用这一新方法，该团队不仅拓展了环丁烷的合成策略，还成功获取了多种具有药用价值的环丁烷衍生物。该研究成果展示了新型催化体系的有效性，解决了传统方法中环断裂和碳阳离子中间体形成的问题，为环丁烷的合成提供了新的技术路径。这一进展不仅推动了环丁烷化合物的研究，也为开发具有构象限制的药物分子开辟了新的方向，具有广阔的应用前景。

  仪器解读】本文通过多种表征手段深入研究了环丁烷羧酰胺的合成与特性，揭示了氨基羰基化反应的机理及其对产物选择性的影响。具体而言，作者利用核磁共振（NMR）光谱、质谱（MS）、红外光谱（IR）和高效液相色谱（HPLC）等技术，对合成的环丁烷羧酰胺进行了全面的表征。这些仪器的使用不仅帮助确认了反应的产物结构，也为理解其合成过程中的关键中间体提供了重要信息。

  针对反应过程中观察到的区域选择性现象，作者通过NMR谱图分析，识别出1,1-和1,2-取代环丁烷羧酰胺的不同化学环境，从而揭示了配体对催化反应的调控作用。NMR结果为，反应的选择性与所用催化剂的配体类型紧密关联，进一步表明了催化体系在反应过程中的重要性。此外，通过质谱分析，作者能够清晰地识别出反应中间体的分子量和结构特征，这为作者理解反应路径提供了重要线索。

  在此基础上，通过红外光谱技术，作者观察到环丁烷羧酰胺中羧酰胺基团的特征吸收峰，验证了所合成产物的功能团结构。同时，HPLC的使用确保了合成产物的纯度和分离效率，进一步证明了作者方法的可行性和有效性。

  结果表明，反应的选择性与反应条件紧密关联，例如CO的压力和催化剂的配体选择会明显影响最终产物的 regioselectivity。通过这一些表征手段，作者不仅确认了所制备环丁烷羧酰胺的结构，还深入分析了其形成机制，挖掘了反应过程中有几率存在的多个中间体，为后续的反应优化和新材料的合成奠定了基础。

  总之，经过NMR、MS、IR和HPLC等多种表征手段的综合应用，作者深入分析了环丁烷羧酰胺的合成机理和特性，进而成功制备了具备优秀能力性能的新材料。这一进展不仅推动了环丁烷基药物分子的合成方法发展，也为探索其他生物活性分子的合成提供了新的思路，具有广泛的应用潜力和重要的科学价值。