新華社合肥12月1日電（記者戴威）記者從中國科學技術大學獲悉，該校精準智能化學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)異構化反應。12月1日，相關研究成果發(fā)表于國際權威學術期刊《科學》。
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)結構和功能新穎的手性催化劑及其催化的不對稱反應是不對稱催化領域研究的重點。自由基物種含有未成對電子，其反應活性高，反應模式與離子型反應不同，在有機合成化學中發(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，在反應機制、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，在反應中容易失活，極難構建有效的催化循環(huán)；二是大多數自由基的結構不易改造和修飾，難以對手性環(huán)境進行精細調控。
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，設計了一類結構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)展了一類反應機制和催化循環(huán)全新的不對稱環(huán)異構化反應。
據了解，該類手性硼自由基前體制備簡單、結構豐富、易于修飾，為反應的手性調控提供了基礎。此外，研究團隊還通過量子化學計算、電子順磁共振光譜、氘代標記實驗等多種手段，闡釋了催化反應機理和立體選擇性來源，實現(xiàn)了對催化過程的精準調控，為未來基于人工智能的催化劑精準設計奠定了理論基礎。
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的發(fā)展，為手性功能分子的合成提供全新的設計思路和催化模式。
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