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北京大学在重碱土金属有机化学研究中取得新进展

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来源: 作者: 2019-05-16 23:22:16

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金属有机试剂如格氏试剂(RMgX)极大地推动了合成化学及相关学科的发展。因此,新型金属有机合成试剂的研究一直是学术界和工业界关注的焦点之一。元素镁、钙、锶、钡属于元素周期表中第二主族,也称碱土金属。其中钙、锶、钡被称为重碱土金属。有机镁试剂(格氏试剂)在学术界和工业界都有着广泛的用椒盐软壳蟹
途。与有机镁试剂的广泛运用相比,钙、锶、钡的金属有机化合物的研究和运用很少,其主要原因是钙、锶、钡金属的高度稳定性及其金属有机化合物的高度不稳定性。换句话说,不但这些金属有机化合物的合成相当不易,一旦形成以后其反应的选择性也很难控制。但是,这些金属有机化合物必然有其独特的性质和运用。找到适合的方法平衡其活性与选择性是研究和应用该类化合物的关键。

北京大学席振峰课题组博士研究生李恒将本课题组在双百视通倡地球一小时播《企鹅间谍》趣味纪录片
金属有机合成试剂研究中发现的“协同效应”有效地应用于重碱土金属有机化学研究中,尝试首先形成烯基-金属活性中间体,通过协同效应有效地稳定其反应性,以后进一步运用该活性中间体。该课题组利用这些原位生成的高活性中间体,使其与含有C-F键的芳香基团产生反应,合成了其他方法不能够合成的多氟戊搭烯衍生物,并通过与化学学院裴坚教授课题组(博士研究生王小野同学)合作,研究了这些化合物作为有机共轭材料的性质。

本工作的主要创新点包括提出了协同稳定策略——一个新颖且有效的“驯服”高活性重碱土金属有机化合物的策略;首次实现了多氟戊搭烯衍生物的合成。戊搭烯衍生物为一类反芳香性化合物,作为有机共轭材料近年来遭到极大关注。而氟代的戊搭烯衍生物由于氟元素的独特性质将具有独特的材料性能,但是其合成在此之前没有其他方法可以实现。本工作由此获得了迄今为止所有戊搭烯衍生物中具有最低LUMO能级( 3.56 eV)的分子。

该研究的主要成果于2014年7月22日发表在《自然 通讯》 (Intramolecular C-F and C-H Bond Cleavage Promoted by Butadienyl Heavy Grignard Reagents, Heng Li, Xiao-Ye Wang, Baosheng Wei, Ling Xu, Wen-Xiong Zhang, Jian Pei, and Zhenfeng Xi,* Nature Communications, 2014, 5: 4508, DOI: 10.1038/ncomms5508)。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部和北京大学等相关项目的资助。

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