中國(guo)科學(xue)技術(shu)大(da)學(xue)精準智能化(hua)學(xue)重(zhong)點(dian)實(shi)驗(yan)室汪義豐教(jiao)(jiao)授(shou)、傅堯(yao)教(jiao)(jiao)授(shou)和(he)張(zhang)鳳蓮副教(jiao)(jiao)授(shou)聯合研究(jiu)團(tuan)隊(dui)發展(zhan)了一(yi)類手(shou)性硼(peng)自(zi)由基(ji)催(cui)化(hua)的(de)(de)不(bu)對(dui)稱環異構化(hua)反應(ying)。在(zai)該工作(zuo)中,作(zuo)者設計開發了一(yi)類結(jie)構和(he)功能全(quan)新的(de)(de)手(shou)性氮雜卡賓(bin)-硼(peng)自(zi)由基(ji)催(cui)化(hua)劑,并發展(zhan)了硼(peng)自(zi)由基(ji)催(cui)化(hua)的(de)(de)不(bu)對(dui)稱環化(hua)異構化(hua)反應(ying)。北京時間12月1日,國(guo)際(ji)著名學(xue)術(shu)期刊《科學(xue)》雜志在(zai)線(xian)發表(biao)了該項工作(zuo)。

不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)對(dui)稱催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)是合(he)成手(shou)(shou)性(xing)(xing)(xing)功能(neng)(neng)分子(zi)、認識(shi)手(shou)(shou)性(xing)(xing)(xing)世界(jie)的(de)(de)重要方(fang)式。開(kai)發結(jie)構和(he)功能(neng)(neng)新(xin)穎的(de)(de)手(shou)(shou)性(xing)(xing)(xing)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)及(ji)其(qi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)對(dui)稱反應(ying)是不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)對(dui)稱催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)領域研(yan)究的(de)(de)重點。自(zi)由基物種含有(you)未成對(dui)電(dian)子(zi),其(qi)反應(ying)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)高,反應(ying)模式與離子(zi)型(xing)反應(ying)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)同,在有(you)機合(he)成化(hua)(hua)(hua)學中(zhong)發揮著日益重要的(de)(de)作(zuo)用。利(li)用自(zi)由基作(zuo)為(wei)(wei)手(shou)(shou)性(xing)(xing)(xing)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)對(dui)稱反應(ying),在反應(ying)機制(zhi)、催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)模式以(yi)及(ji)官能(neng)(neng)團兼容性(xing)(xing)(xing)等方(fang)面不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)同于(yu)過渡金屬催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)、有(you)機小分子(zi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)和(he)酶催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua),有(you)望(wang)為(wei)(wei)手(shou)(shou)性(xing)(xing)(xing)分子(zi)的(de)(de)合(he)成提供全新(xin)的(de)(de)思(si)路(lu)和(he)策略。但是,實現該類(lei)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)對(dui)稱催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)極具挑戰性(xing)(xing)(xing),原因在于(yu):1)有(you)機自(zi)由基極其(qi)活(huo)(huo)潑,在反應(ying)中(zhong)容易(yi)(yi)失活(huo)(huo),極難(nan)構建(jian)有(you)效(xiao)的(de)(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)循環(huan);2)大多數自(zi)由基的(de)(de)結(jie)構不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)易(yi)(yi)改造(zao)和(he)修(xiu)飾,難(nan)以(yi)對(dui)手(shou)(shou)性(xing)(xing)(xing)環(huan)境進行精細(xi)調控。
圍繞上述挑戰,中國科學技術大學汪義豐(feng)教(jiao)授、傅堯教(jiao)授和張鳳蓮副教(jiao)授聯合研(yan)究(jiu)團(tuan)隊基(ji)(ji)(ji)于(yu)前(qian)(qian)期(qi)對(dui)(dui)有機(ji)硼自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)能的(de)深(shen)入研(yan)究(jiu),設計了一類結(jie)構(gou)(gou)新穎(ying)且(qie)易(yi)于(yu)修飾的(de)手性(xing)(xing)氮(dan)(dan)雜卡賓(bin)-硼自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)催化(hua)(hua)劑,并利用其(qi)對(dui)(dui)不飽(bao)和烴加成可逆性(xing)(xing)的(de)原理,發展了一類反應機(ji)制(zhi)和催化(hua)(hua)循環全(quan)新的(de)不對(dui)(dui)稱環異構(gou)(gou)化(hua)(hua)反應。該類手性(xing)(xing)硼自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)前(qian)(qian)體制(zhi)備簡(jian)單、結(jie)構(gou)(gou)豐(feng)富、易(yi)于(yu)修飾,為反應的(de)手性(xing)(xing)調控提供了基(ji)(ji)(ji)礎。手性(xing)(xing)硼自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)表現出優秀的(de)催化(hua)(hua)功能,通過對(dui)(dui)炔烴的(de)選擇性(xing)(xing)加成、氫(qing)原子轉移、分子內環化(hua)(hua)和消除四個(ge)基(ji)(ji)(ji)元步驟(zou),構(gou)(gou)建(jian)了硼自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)催化(hua)(hua)循環。在自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)環化(hua)(hua)步驟(zou),氮(dan)(dan)雜卡賓(bin)上的(de)手性(xing)(xing)組分建(jian)立手性(xing)(xing)環境,控制(zhi)了自(zi)(zi)由(you)基(ji)(ji)(ji)中間體的(de)對(dui)(dui)映(ying)選擇性(xing)(xing)。
此外(wai),該研究團(tuan)隊通過(guo)量子化(hua)學計(ji)算、電子順磁共振(EPR)光譜、氘代標記實驗等多種手段(duan),闡釋(shi)了(le)催化(hua)反應機理(li)和立(li)體選擇性(xing)來(lai)源(yuan),實現了(le)對催化(hua)過(guo)程(cheng)的精準調(diao)控,為未來(lai)基于人工(gong)智能的催化(hua)劑精準設計(ji)奠定了(le)理(li)論基礎。
該工作(zuo)不(bu)僅首次展(zhan)(zhan)現了硼自(zi)由(you)(you)基(ji)(ji)催(cui)化(hua)不(bu)對(dui)稱合成(cheng)的強大功能(neng),而且(qie)也(ye)將啟發和(he)推動其他主族元素(su)自(zi)由(you)(you)基(ji)(ji)催(cui)化(hua)劑及其不(bu)對(dui)稱催(cui)化(hua)反應的發展(zhan)(zhan),為手性功能(neng)分(fen)子的合成(cheng)提供全新的設(she)計思路和(he)催(cui)化(hua)模式。

圖注:手性氮雜環(huan)卡賓(bin)-硼自由基(ji)的開發及(ji)其(qi)在不對稱(cheng)環(huan)異構化(hua)反應中(zhong)的應用
中國科(ke)學技(ji)術大學博士生王長嶺(ling)、王杰和特任(ren)副研(yan)究(jiu)員靳繼康(kang)博士是本(ben)論文的共(gong)同第一作者。該研(yan)究(jiu)獲得國家自然(ran)科(ke)學基金、中國科(ke)學院和中國科(ke)學技(ji)術大學項目(mu)資(zi)助。
論文鏈接(jie):DOI:10.1126/science.adg1322
① 凡本(ben)(ben)站(zhan)(zhan)(zhan)注明“稿件(jian)來源(yuan):中國教(jiao)育(yu)在(zai)(zai)線(xian)”的(de)所有(you)文(wen)字、圖片和(he)音視(shi)頻稿件(jian),版權均屬本(ben)(ben)網所有(you),任何媒(mei)體、網站(zhan)(zhan)(zhan)或個人未經本(ben)(ben)網協議授(shou)權不得(de)轉(zhuan)載(zai)(zai)、鏈接、轉(zhuan)貼(tie)或以其他方式復(fu)制發表。已(yi)經本(ben)(ben)站(zhan)(zhan)(zhan)協議授(shou)權的(de)媒(mei)體、網站(zhan)(zhan)(zhan),在(zai)(zai)下載(zai)(zai)使用時必須注明“稿件(jian)來源(yuan):中國教(jiao)育(yu)在(zai)(zai)線(xian)”,違者本(ben)(ben)站(zhan)(zhan)(zhan)將依(yi)法(fa)追(zhui)究責(ze)任。
② 本站注(zhu)明稿(gao)件(jian)來源為(wei)其他媒(mei)體(ti)的(de)文/圖等稿(gao)件(jian)均為(wei)轉(zhuan)載稿(gao),本站轉(zhuan)載出于非商業性的(de)教育和科研之(zhi)目的(de),并不意(yi)味著贊同其觀點或證實其內容的(de)真實性。如轉(zhuan)載稿(gao)涉及版權等問(wen)題,請作者在兩周內速(su)來電或來函聯(lian)系。




中國教育在線
