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新華社合肥12月1日電（記者戴威）記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校精準(zhǔn)智能化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室汪義豐教授、傅堯教授和張鳳蓮副教授聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一類手性硼自由基催化的不對(duì)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(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

不對(duì)稱催化是合成手性功能分子、認(rèn)識(shí)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(duì)稱反應(yīng)是不對(duì)稱催化領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。自由基物種含有未成對(duì)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(jī)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(duì)稱反應(yīng)，在反應(yīng)機(jī)制、催化模式以及官能團(tuán)兼容性等方面不同于過渡金屬催化、有機(jī)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(shí)現(xiàn)該類型不對(duì)稱催化極具挑戰(zhàn)性：一是有機(jī)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(duì)手性環(huán)境進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。

圍繞上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)基于前期對(duì)有機(jī)硼自由基性能的深入研究，設(shè)計(jì)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(duì)不飽和烴加成可逆性的原理，發(fā)展了一類反應(yīng)機(jī)制和催化循環(huán)全新的不對(duì)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(jiǎn)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(tuán)隊(duì)還通過量子化學(xué)計(jì)算、電子順磁共振光譜、氘代標(biāo)記實(shí)驗(yàn)等多種手段，闡釋了催化反應(yīng)機(jī)理和立體選擇性來源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)催化過程的精準(zhǔn)調(diào)控，為未來基于人工智能的催化劑精準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(duì)稱合成的強(qiáng)大功能，而且也將啟發(fā)和推動(dòng)其他主族元素自由基催化劑及其不對(duì)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(jì)思路和催化模式。