12月2日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校精密與智慧型化學重點實驗室王一峰教授、傅瑤教授、張鳳蓮副教授聯合研究團隊近日開發出一類由手性硼自由基催化的不對稱環異構化反應。 北京時間12月1日凌晨，國際知名學術期刊《科學》公布了研究結果。
手性硼自由基催化劑示意圖。 圖片由中國科學技術大學提供。
不對稱催化是合成手性功能分子和了解手性世界的重要途徑。 開發具有新結構和功能的手性催化劑及其催化的不對稱反應是不對稱催化領域的研究重點。 自由基物種含有不成對的電子，這些電子具有高度的反應性，與離子反應具有不同的反應模式，在有機合成化學中發揮著越來越重要的作用。 以自由基為手性催化劑的不對稱反應在反應機理、催化方式和官能團相容性等方面不同於過渡金屬催化、有機小分子催化和酶催化，有望為手性分子的合成提供新的思路和策略。
然而，由於有機自由基具有極強的反應性，在反應過程中容易失活，因此實現這種不對稱催化極具挑戰性，因此很難構建有效的催化迴圈。 此外，大多數自由基的結構不易被修飾和修飾，難以精細調控手性環境。
針對上述挑戰，在對有機硼自由基性質的深入研究的基礎上，研究人員設計了一類結構新穎、易於改性的手性氮雜卡賓-硼自由基催化劑，並利用其不飽和烴新增的可逆性原理，開發了一類新的反應機理和催化迴圈。
這些手性硼自由基前驅體制備簡單、結構豐富、易於修飾，為反應的手性調控提供了基礎。 此外，研究團隊還利用量子化學計算、電子順磁共振（EPR）光譜、氘代標記實驗等方法闡明了催化反應機理和立體選擇性**，實現了催化過程的精準調控，為未來基於AI的催化劑精密設計奠定了理論基礎。
研究人員認為，這項工作不僅首次證明了硼自由基催化不對稱合成的強大功能，而且啟發和促進了其他主基自由基催化劑及其不對稱催化反應的發展，為手性功能分子的合成提供了新的設計思路和催化模式。
合肥通客戶-合寶全**記者劉長思辰。