A model illustrates aspects of an unprecedented catalytic approach, developed by Boston College chemists, 这使得烯烃中烯丙基碳氢键的分子间胺化过程中的多重收敛和选择性能够同时控制, a valued but challenging class of organic reactions. (CC BY-NC-ND)
Alkenes, 除碳氢键外，还含有碳碳双键的碳氢化合物, are abundant in nature and readily available. 它们通常用于制备许多其他具有不同结构和实际应用的化合物. Alkenes are workhorse molecules in the field of catalysis, 对寻求对科学进步至关重要的化学反应新模式的电子游戏正规平台人员具有吸引力.
大多数催化方法都是针对烯烃中活性更强的碳-碳双键而开发的. 一种可以选择性地作用于活性较弱的碳氢键而不接触活性较强的碳碳双键的催化系统要少见得多，它的实现被认为是一种胜利.
X. Peter Zhang
电子游戏软件的团队开发了一种催化方法，通过一种基于地球上丰富且廉价的金属钴的催化剂进行的单电子自由基反应来实现这一具有挑战性的转变, said lead author and BC Professor of Chemistry Peter Zhang. As such, 该团队揭示的催化过程解决了精细化学品制造和生物学相关应用中可持续性的重要问题, medicine, and materials.
大多数金属催化过程依赖于所谓的“极性反应”，其中化学反应一次涉及两个电子的变化. 催化双电子极性反应通常需要使用稀有和昂贵的金属离子, Zhang noted.
该团队提出了一种全新的方法来更好地控制与经典Wohl-Ziegler反应相关的高活性自由基的不可预测行为. 该反应包括产生离域的烯丙基自由基，作为烯烃烯丙基碳氢键功能化的关键中间体. However, 经典的有机自由基反应很难控制，通常会产生混合物, Zhang said.
Guided by the emerging concept of "metalloradical catalysis,在催化过程中，每次只发生一个电子的变化, 张和他的团队开发了一种新的钴基催化系统，该系统利用了均溶自由基反应的独特特征. 钴催化剂中心利用其未配对电子优先破坏碳氢键，而不是碳碳键，从而产生离域的烯丙基自由基. Different from the classic Wohl-Ziegler reaction, 这种烯丙基不再是“自由的”，并且与催化剂紧密纠缠在一起, Zhang said. As a result, 它可以形成新的碳氮键，以高度可控和选择性的方式生产所需的胺产物.
通过采用模块化设计的高度对称的手性酰胺卟啉，具有可调的袋状环境作为支撑配体, 钴基金属催化使该团队能够开发出一种新的自由基过程，用于烯丙基碳氢键的化学选择性分子间胺化，该过程在单个催化操作中在多个方面提供了高度的选择性, the team reports.
此外，还展示了金属催化在分子结构中控制均溶自由基反应的基本原理和独特的机会, 钴催化的聚合碳氢胺化反应提供了一种实用而有吸引力的方法，可以直接利用烯的异构混合物作为底物合成有价值的手性α-叔胺. 这项新技术可能会找到有用的应用，特别是在制药工业中.
张说，电子游戏正规平台小组惊讶地发现，对化学转化效果最好的催化剂竟然是该团队发明的ChenPhyrin催化剂家族中最简单的成员.
“Moving forward, 我们希望设计下一代的金属催化剂，它可以作为强大的精密工具，从复杂的分子中随意去除特定的氢原子，然后安装一个氮基官能团,” said Zhang.
In addition to Zhang, Boston College post-doctoral associate Pan Xu, graduate student Jingjing Xie, and senior research associate Duo-Sheng Wang co-authored the Nature Chemistry report titled 分子间自由基丙烯基C - H胺化同步控制的金相方法.”
Ed Hayward | University Communications | February 2023