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我國科學(xué)家在硼自由基催化不對稱合成領(lǐng)域取得重要進展
2023年12月01日 13:44 來源:新華網(wǎng) 關(guān)燈

新華社合肥12月1日電(記者戴威)記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校精準智能化學(xué)重點實驗室汪義豐教授、傅堯教授和張鳳蓮副教授聯(lián)合研究團隊發(fā)展了一類手性硼自由基催化的不對稱環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)。12月1日,相關(guān)研究成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

不對稱催化是合成手性功能分子、認識手性世界的重要方式。開發(fā)結(jié)構(gòu)和功能新穎的手性催化劑及其催化的不對稱反應(yīng)是不對稱催化領(lǐng)域研究的重點。自由基物種含有未成對電子,其反應(yīng)活性高,反應(yīng)模式與離子型反應(yīng)不同,在有機合成化學(xué)中發(fā)揮著日益重要的作用。利用自由基作為手性催化劑的不對稱反應(yīng),在反應(yīng)機制、催化模式以及官能團兼容性等方面不同于過渡金屬催化、有機小分子催化和酶催化,有望為手性分子的合成提供全新的思路和策略。

但是,實現(xiàn)該類型不對稱催化極具挑戰(zhàn)性:一是有機自由基極其活潑,在反應(yīng)中容易失活,極難構(gòu)建有效的催化循環(huán);二是大多數(shù)自由基的結(jié)構(gòu)不易改造和修飾,難以對手性環(huán)境進行精細調(diào)控。

圍繞上述挑戰(zhàn),研究團隊基于前期對有機硼自由基性能的深入研究,設(shè)計了一類結(jié)構(gòu)新穎且易于修飾的手性氮雜卡賓-硼自由基催化劑,并利用其對不飽和烴加成可逆性的原理,發(fā)展了一類反應(yīng)機制和催化循環(huán)全新的不對稱環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)。

據(jù)了解,該類手性硼自由基前體制備簡單、結(jié)構(gòu)豐富、易于修飾,為反應(yīng)的手性調(diào)控提供了基礎(chǔ)。此外,研究團隊還通過量子化學(xué)計算、電子順磁共振光譜、氘代標記實驗等多種手段,闡釋了催化反應(yīng)機理和立體選擇性來源,實現(xiàn)了對催化過程的精準調(diào)控,為未來基于人工智能的催化劑精準設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。

研究人員介紹,該工作不僅首次展現(xiàn)了硼自由基催化不對稱合成的強大功能,而且也將啟發(fā)和推動其他主族元素自由基催化劑及其不對稱催化反應(yīng)的發(fā)展,為手性功能分子的合成提供全新的設(shè)計思路和催化模式。

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編輯:方琳
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