化学家专访

「Spotlight Research」手性配对阴离子的有机盐催化剂实现光氧化还原催化

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文共同第一作者,来自德国马克思普朗克煤炭研究所的朱晨丹博士为我们分享。

2023年1月19日,Science在线发表了来自德国马克思普朗克煤炭研究所Benjamin List课题组题为「Asymmetric counteranion-directed photoredox catalysis」的研究论文:利用含有封闭的IDPi抗衡阴离子的有机盐作为催化剂,实现对苯乙烯类化合物的高对映选择性地光催化[2+2]交叉环化反应。

“Asymmetric counteranion-directed photoredox catalysis”

Sayantani Das, Chendan Zhu, Derya Demirbas, Eckhard Bill, Chandra Kanta De*, Benjamin List1*

Science,2023, ASAP. Doi: 10.1126/science.ade8190

Q1. 请对Asymmetric counteranion-directed photoredox catalysis”作一个简单介绍。

一句话概括:以对映纯抗衡阴离子为特征的有机盐作为单一催化剂,高选择性催化基于自由基阳离子的不对称光氧化还原反应。稍微展开来说:光氧化还原催化能够实现许多独特和应用广泛的化学反应,但控制其选择性是困难的。由于自由基(离子)中间物一般能量较高,反应性非常活泼,控制这一中间体的对映选择性反应非常具有挑战性。先前的控制模式一般需要将光氧化还原催化,和不对称诱导,这两个催化循环结合,才能实现对映选择性反应。这些模式很多受限于对底物的官能团的要求,影响通用性。我们报道了一个有潜力的一般性解决方案,即以对映纯抗衡阴离子为特征的有机盐作为单一催化剂,高选择性催化基于自由基阳离子的不对称光氧化还原反应。具体反应实例为利用含有封闭的IDPi抗衡阴离子的有机盐作为催化剂,实现对苯乙烯类化合物的高对映选择性地光催化[2+2]交叉环化反应。

Q2.在研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢?

遇到的困难有许多,比如,基于自由基阳离子的光氧化还原反应很多,针对具体反应的选择,我们阅读了大量的文献和进行了诸多尝试。还有,整个课题组先前没有光催化的背景,这也需要我们对反应装置进行摸索,尤其是在类似的低温下的光反应装置,我们进行了许多的优化和改良,我们正初步设想对我们优化的反应装置进行专利保护。当然进行一项研究会遇到许多困难,那些通常都会遇到的困难类如优化等等就不多赘述,解决的过程都是团队积极讨论,归纳总结和多次尝试。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

这个问题同问题2,主要在于课题组内并没有光催化的背景和经验可以借鉴学习,很多需要不断试错和优化。

Q4. 将来想继续研究化学的哪个方向呢?

对于我个人,在合成方面,想将光和不对称催化结合,摸索更多的可能性。同时我对有机合成的规模化策略和具体合成产物的应用也非常感兴趣,尤其是对映体纯的化合物。这两者我觉得密不可分,只有化合物有应用才会规模化合成,同时好的规模化合成策略也能让化合物更容易获得,应用更普遍。当然更多是设想,对未来的希望吧。

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

欢迎各位读者合作讨论和批评指正,共同进步。

作者教育背景简介

教育背景:

2013本科(学士)毕业于江苏大学,指导教师为 王坤 教授

2018博士毕业于南京大学,师从国家杰出青年基金获得者史壮志教授。

2019至今于Max-Planck-Institut für Kohlenforschung(德国马克思普朗克煤炭研究所)诺贝尔化学奖得主Prof. Dr. Benjamin List (本亚明·利斯特 教授)课题组从事博士后工作。

获奖经历:

南京大学校长特别奖学金(2017)

博士国家奖学金(2015)

江苏省优秀毕业生(2013)

江苏省优秀学生干部(2012)

本科国家奖学金(2012)

江苏大学校长奖学金 (2012)

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