世界著名化学家

X. Peter Zhang

Peter Zhang(张小祥),安徽师范大学校友,有机化学家,现为美国Boston College(波士顿学院)教授。(实验室主页)。

 

经历

  • 1981 – 1985, 安徽师范大学(Anhui Normal University), B.S., Advisor: Huai-Zhu Ma (China);
  • 1985 – 1988, 北京师范大学(Beijing Normal University), M.S., Advisor: Bo-Li Liu (China);
  • 1991 – 1996, University of Pennsylvania, Ph.D., Advisor: Bradford B. Wayland;
  • 1996 – 1999, Massachusetts Institute of Technology, Postdoc, Advisor: Stephen J. Lippard;
  • 1999 – 2001, Massachusetts Institute of Technology, Postdoc, Advisor: Stephen L. Buchwald;
  • 2001 – 2006, Department of Chemistry, University of Tennessee, Assistant Professor;
  • 2006 – 2010, Department of Chemistry, University of South Florida, Associate Professor;
  • 2015 – Now, Department of Chemistry, Boston College, Professor.

 

获奖经历

  • 1996, NIH Postdoctoral Fellow;
  • 2003, ORAU Ralph Powe Junior Faculty Award;
  • 2005, Chancellor’s Professional Development Award, University of Tennessee;
  • 2006, NSF CAREER Award;
  • 2007, Outstanding Research Achievement Award, University of South Florida;
  • 2008, University Research Merit Award, University of South Florida;
  • 2009, Thieme Chemistry Journal Award.

 

工作概要

  1. 金属自由基催化对映选择性反应

除了自由基取代和加成反应外,自有机化学还具有离子化学不具有的反应,如自由基攫取反应和自由基β-裂解,因此越来越受到合成化学家们的关注。实际上,自由基化学在复杂天然产物合成中也有广泛应用(有机所李昂——自由基课件)。自由基相较与离子化学,有以下优点:在温和条件和中性环境下可以较高速率发生反应,并且有好的官能团耐受性;自由基链式反应相较容易发生和可控,可用于高效构建具有多手性中心的复杂分子。与此同时,自由基化学也有自身的缺点:自由基的产生;反应性的调控,包括反应性,区域选择性、对映选择性等。

图1:自由基反应类型及挑战

张教授课题组的工作致力于发展一种新的反应途径,实现自由基的选择性反应,特别是对映选择性的反应,此自由基化学中的难点。

具有open-shell的顺磁金属复合物,其d轨道上具有未成对电子,因此可以称为金属自由基物种。考虑到这以未成对电子的独特反应性,张教授希望找到一类可被此金属自由基物质引发产生相应C-, N-, O-自由基的底物,通过调整配体,实现可调控的催化反应。与传统的自由基反应相比,此自由基不再是“自由“的,它与金属复合物相连,因此与金属配位的配体可以调节电性和位阻从而调控反应选择性,而弱的M-C, M-N, M-O键可以与自由基发生自由基取代反应,再生金属自由基,实现选择性的催化循环反应。

卟啉钴是一类适用于此体系的金属自由基催化剂,金属Co为第四周期的d7金属,卟啉配体在生命体的氧化反应中有广泛应用,而卡宾是一类可看作双自由基的底物,可以与金属自由基反应得到自由基物种。张教授对卟啉钴催化剂与卡宾前体的反应有深入研究,目前可行的反应有烯烃的环丙烷化[1],氮杂环丙烷化反应[3];C-H键的烷基化反应[2],胺化反应[4]等。

图2:卟啉钴催化剂与卡宾前体的反应类型

 

参考文献

  1. a: Xu, X.; Wang, Y.; Cui, X.; Wojtas, L.; Zhang, X. P., Chem. Sci., 2017, 8, 4347. DOI: 10.1039/C7SC00658F; b: Wang, Y.; Wen, X.; Cui, X.; Wojtas, L.; Zhang, X. P., J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1049. DOI: 10.1021/jacs.6b11336;
  2. a: Wen, X.; Wang, Y.; Zhang, X. P., Chem. Sci., 2018, 9, 5082. DOI: 10.1039/C8SC01476K; b: Wang, Y.; Wen, X.; Cui, X.; Zhang, X. P., J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 4792. DOI: 10.1021/jacs.8b01662;
  3. a: Jiang, H.-L.; Lang, K.; Lu, H.-J.; Wojtas, L.; Zhang, X. P., J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 9164. DOI: 10.1021/jacs.7b05778; Jiang, H.-L.; Lang, K.; Lu, H.-J.; Wojtas, L.; Zhang, X. P., Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 11604.doi.org/10.1002/anie.201605238;
  4. a: Li, C.-Q.; Lang, K.; Lu, H,-J.; Hu, Y.; Cui, X.; Wojtas, L.; Zhang, X. P., Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 16837.doi.org/10.1002/anie.201808923; b: Lu, H.-J.; Lang, K.; Jiang, H.-L.; Wojtas, L.; Zhang, X. P., Chem. Sci., 2016, 7, 6934. DOI: 10.1039/C6SC02231F.

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