南开新闻网讯（通讯员 宋伊晴）基于稀有金属的催化剂发展相对成熟，在工业上广泛应用，但面临金属资源枯竭、生物毒性大、成本高等问题。铁是地壳中含量最高的过渡金属，具有很好的生物兼容性，因此发展铁催化剂具有重要的科学价值和现实意义。然而由于铁催化剂自旋态丰富多变，其研究充满挑战。
近日，南开大学化学学院、有机新物质创造前沿科学中心朱守非教授团队在铁催化有机合成研究中取得新进展，在《自然催化》（Nature Catalysis）上发表题为“通过亲电性反转实现的铁催化联烯加成反应（Iron-catalyzed addition to allenes via electrophilicity reversal）”的最新研究成果。该成果实现了一例铁催化联烯烯基锌化反应，得到区域选择性异常的产物。
铁催化联烯区域选择性异常的烯基锌化反应
由于联烯中间碳原子s轨道的成分更多，更容易被亲核试剂进攻，因此联烯与金属有机试剂反应时，亲核基团（有机基团）通常加成于更缺电子的中间碳原子上，而铁催化剂则通过自旋离域的方式活化联烯并逆转其亲电选择性。该反应具有广泛的底物适用性，适用于各种单取代和二取代联烯以及多种取代的烯基锌试剂，能够耐受氰基、酰胺、酯基、羰基、缩醛、亚砜、磺酰基、羟基等官能团，而且容易放大，为其它方法难以合成的1,4-二烯基锌试剂和官能团化1,4-二烯化合物提供了有效的合成方法。该研究拓展了铁催化反应类型，深化了开壳层催化剂自旋效应的理解，为1,4-二烯类化合物的合成提供了有效方法。
朱守非团队长期致力于铁催化有机合成研究，发展了系列基于邻菲罗啉和环丙烷骨架的配体及其铁配合物催化剂，实现了不饱和烃的氢元素化和碳锌化以及碳碳偶联反应，发现了铁催化剂在这些反应中表现出的不可替代性与催化剂自旋态密切相关，进而提出“自旋响应催化”概念，以期将电子自旋发展成催化反应调控的新维度（Natl. Sci. Rev. 2024, 11, nwad324; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 5051; 2022, 144, 515; 2020, 142, 16894; 2019, 141, 4579; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202402044; 2023, 62, e202315473; 2022, 61, e202208473; Nat. Commun. 2018, 9, 221）。
朱守非教授为该论文通讯作者。南开大学化学学院博士研究生陈俊佳为该论文第一作者。该研究工作获得国家自然科学基金和国家重点研发计划资助。
论文链接：https://rdcu.be/d8Ywu
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