催化劑中心金屬電荷性質(zhì)控制產(chǎn)物構(gòu)型的手性誘導(dǎo)新機(jī)制

Q1.

請(qǐng)對(duì)“MetalCharge-DirectedEnantiodivergentAsymmetricTransferHydrogenationofKetones”作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。自然界中絕大多數(shù)具有藥物活性的受體都是有手性的，如何構(gòu)建手性分子一直是現(xiàn)代有機(jī)合成化學(xué)、生物化學(xué)及藥物化學(xué)等學(xué)科研究的熱點(diǎn)問題。手性過渡金屬催化劑催化酮、亞胺的不對(duì)稱氫化反應(yīng)是構(gòu)建手性分子的重要手段。雖然過渡金屬催化劑催化的不對(duì)稱反應(yīng)已經(jīng)取得巨大進(jìn)展，但是該類催化劑手性配體的利用效率仍有提升空間。對(duì)于催化不對(duì)稱氫化反應(yīng)中產(chǎn)物的手性產(chǎn)生過程及機(jī)制，目前普遍的共識(shí)是：催化劑中的手性配體首先在中心金屬周圍建立一個(gè)手性環(huán)境，在決定產(chǎn)物構(gòu)型的關(guān)鍵過渡態(tài)中，底物與手性環(huán)境之間的相互作用決定了最終產(chǎn)物的構(gòu)型及e.e.。然而，作為催化劑核心的過渡金屬，其本身物理化學(xué)性質(zhì)在誘導(dǎo)產(chǎn)物建立手性過程中的作用一直被忽視，至今未被探索。我們報(bào)道了一種誘導(dǎo)產(chǎn)物產(chǎn)生手性的新機(jī)制：與現(xiàn)有的認(rèn)識(shí)不同，在單一構(gòu)型手性配體的存在下，催化劑中間體（氨基金屬氫化物）中心金屬電荷性質(zhì)是決定產(chǎn)物醇的構(gòu)型及選擇性的根本因素。產(chǎn)物構(gòu)型及e.e.與中心金屬Hirshfeld電荷存在線性關(guān)系，而與中心金屬的種類、氧化態(tài)及自旋態(tài)無關(guān)?；谠摍C(jī)制，利用3d金屬豐富的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使用單一構(gòu)型手性配體，僅依靠添加不同的非手性金屬鹽制備不同的預(yù)催化劑即可同時(shí)獲得構(gòu)型相反的兩種產(chǎn)物。這避免了傳統(tǒng)不對(duì)稱催化反應(yīng)中需要使用相反構(gòu)型配體的過程，直接提高了配體在產(chǎn)物手性誘導(dǎo)中的使用效率。Q2.有關(guān)本次研究的時(shí)候遇到過怎樣的困難呢？又是怎樣克服的呢?遇到的困難主要在于如何在催化劑中間體中心金屬和產(chǎn)物手性之間建立聯(lián)系，如何捕捉和表征順磁金屬催化劑的中間體，以及涉及到高低自旋態(tài)的鈷催化劑的DFT計(jì)算方法。解決方法主要是多看文獻(xiàn)、多與老師交流想法，大膽提出假設(shè)，通過不斷地嘗試去驗(yàn)證，一步步逼近最終想要的結(jié)果。除此之外，我們兩個(gè)在科研上相互幫助，生活上相互鼓勵(lì)，一起面對(duì)和克服遇到的各種困難，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，相互配合完成了論文的各項(xiàng)工作。Q3.

本次研究主體，有沒有什么讓您感覺特別辛苦和燒腦呢？一方面是較長周期的零成果對(duì)自己的心態(tài)造成了影響，尤其是看到周圍同學(xué)科研周期短出成果快，畢業(yè)壓力增大導(dǎo)致對(duì)自己課題的未來比較迷茫，看不到課題的終點(diǎn)在哪里，有時(shí)候都要放棄了又咬牙堅(jiān)持了下來，感覺這條路能堅(jiān)持走下來特別辛苦；另一方面是許多測(cè)試表征手段都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，時(shí)間緊任務(wù)重，有的甚至都沒有參考文獻(xiàn)指導(dǎo)，也不知道去哪里能完成測(cè)試，只能自己去惡補(bǔ)相關(guān)知識(shí)，聯(lián)系各種平臺(tái)資源，發(fā)郵件請(qǐng)教專業(yè)人士，這種對(duì)完全陌生領(lǐng)域的探索過程比較燒腦。Q4.

將來想繼續(xù)研究化學(xué)的哪個(gè)方向呢？金屬有機(jī)和配位化學(xué)方向，但是希望是在反應(yīng)方法學(xué)上能有所突破，設(shè)計(jì)一些新的配體去完成一些新反應(yīng)，不要拘泥于一種反應(yīng)類型。Q5.

最后，有什么想對(duì)各位讀者說的嗎？基礎(chǔ)學(xué)科的研究過程往往是枯燥乏味且漫長的，我們要沉下心來腳踏實(shí)地的干，除了具有良好的心理素質(zhì)，耐得住寂寞，還要多讀文章、多聽報(bào)告、多交流來提升自己的科學(xué)素養(yǎng)。此外，在實(shí)驗(yàn)過程中不要放過任何一個(gè)小細(xì)節(jié)，尤其是針對(duì)反常的現(xiàn)象和結(jié)果要反復(fù)驗(yàn)證、仔細(xì)推敲，結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)分析原因，在看似雜亂無章的現(xiàn)象中尋找其中蘊(yùn)含的規(guī)律，不要浮于表面去走馬觀花式搞科研，要深挖現(xiàn)象背后的原理，尋找科研的真諦。在此要特別感謝左偉偉教授在整個(gè)論文工作中的悉心指導(dǎo)和點(diǎn)撥。左偉偉教授2013年在Morris教授課題組工作時(shí)以一篇Science開啟了廉價(jià)金屬催化的新紀(jì)元，刷新了科研界對(duì)廉價(jià)金屬的認(rèn)識(shí)，回國后繼續(xù)保持謙虛謹(jǐn)慎不驕不躁的作風(fēng)，他身上扎根科研、敢想敢做、一絲不茍、泰定求真的精神是值得我們一直學(xué)習(xí)的。他常常教導(dǎo)我們：肯吃苦，能