年輕科學(xué)家開(kāi)發(fā)了廉價(jià)而簡(jiǎn)單的有機(jī)合成催化劑體系

從羧基的緊密結(jié)合中去除羧基和釋放烷基自由基片段是有機(jī)合成中最有意義和最有希望的方向之一，特別是在新藥合成領(lǐng)域。世界各地的科學(xué)家設(shè)計(jì)了各種催化劑，試圖解決這一挑戰(zhàn)。來(lái)自中國(guó)科技大學(xué)的年輕科學(xué)家向前邁出了一大步，開(kāi)發(fā)了一種廉價(jià)而簡(jiǎn)單的催化劑體系。該研究發(fā)表于3月29日的“科學(xué)”雜志上。

自由基是多功能和可控的，在有機(jī)合成中代表“偉大的神圣”，但它受到羧基的“大山”的壓迫。羧酸化合物在我們的生活和工業(yè)生產(chǎn)中構(gòu)成許多熟悉和重要的物質(zhì)，例如氨基酸，乙酸和醋。從羧酸化合物釋放的自由基片段在材料，藥物和其它領(lǐng)域中具有很大用途。常規(guī)的脫羧方法通常在升高的溫度下進(jìn)行，這產(chǎn)生大量各種未知產(chǎn)物，限制了它們的工業(yè)化。

近年來(lái)，科學(xué)界一直試圖利用光催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫羧轉(zhuǎn)化，利用光激發(fā)電子躍遷，在溫和條件下產(chǎn)生自由基碎片，用于化學(xué)鍵斷裂和重組。與傳統(tǒng)的加熱方法相比，光催化具有操作簡(jiǎn)單，易于控制，節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)。該光催化體系已成功應(yīng)用于各種復(fù)合功能分子的合成，具有突出的催化合成價(jià)值和工業(yè)應(yīng)用潛力。

然而，目前使用的大多數(shù)光氧化還原催化劑由貴金屬配合物(如銥和釕)組成，或者是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的合成復(fù)雜的有機(jī)染料。這使得光催化工業(yè)系統(tǒng)昂貴，工藝復(fù)雜并且難以控制。因此，新型廉價(jià)多功能光催化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已成為未來(lái)發(fā)展的重要方向?，F(xiàn)有的主要類型的光催化系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴。新催化劑采用新方法將廉價(jià)催化劑與羧基結(jié)合起來(lái)，推動(dòng)氧化還原反應(yīng)循環(huán)，輕松自如地拯救“自由基”。

所提出的催化體系同時(shí)驅(qū)動(dòng)氧化還原循環(huán)，簡(jiǎn)化了光催化體系，降低了光催化劑的成本，突破了傳統(tǒng)加熱方法的局限，解決了功能化合物和藥物合成中殘留的過(guò)渡金屬問(wèn)題。使用該系統(tǒng)，衍生自各種天然和非天然氨基酸的氧化還原活性酯成功地觸發(fā)了脫羧偶聯(lián)反應(yīng)，具有高效率和克規(guī)模生產(chǎn)，表明了工業(yè)化的可行性。同時(shí)也有望促進(jìn)光催化技術(shù)在重要功能分子生產(chǎn)中的規(guī)?；I(yè)化，具有重要的合成化學(xué)價(jià)值和良好的工業(yè)應(yīng)用前景。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究小組提出了一種基于可見(jiàn)光激發(fā)的分子間電荷轉(zhuǎn)移新概念，為有機(jī)合成構(gòu)建催化氧化還原循環(huán)。發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單，易得，高效且非金屬的陰離子復(fù)合光催化體系，用于羧酸衍生物的脫羧反應(yīng)。

審稿人高度重視這項(xiàng)工作：“結(jié)果很有意思，可以通過(guò)引入基于鹽，磷化氫和電子受體的三組分體系來(lái)開(kāi)啟光氧化還原催化研究的新領(lǐng)域，以獲得氧化還原活性絡(luò)合物，而無(wú)需傳統(tǒng)的過(guò)渡金屬或復(fù)合染料催化劑。“，”這項(xiàng)工作為我們提供了一個(gè)非常有趣的概念;脫羧烷基化是在沒(méi)有珍貴的過(guò)渡金屬或有機(jī)染料的情況下完成的，這對(duì)許多合成化學(xué)家來(lái)說(shuō)可能是個(gè)好消息。“

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