席振峰課題組重堿土金屬有機化學研究取得進展
時間：2021-04-06 16:49:05學院：化學與分子工程學院學校：北京大學
金屬有機試劑如格氏試劑（RMgX）極大地推動了合成化學及相關(guān)學科的發(fā)展。因此，新型金屬有機合成試劑的研究一直是學術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的焦點之一。元素鎂、鈣、鍶、鋇屬于元素周期表中第二主族，也稱堿土金屬。其中鈣、鍶、鋇被稱為重堿土金屬。有機鎂試劑（格氏試劑）在學術(shù)界和工業(yè)界都有著廣泛的用途。與有機鎂試劑的廣泛應(yīng)用相比，鈣、鍶、鋇的金屬有機化合物的研究和應(yīng)用很少。其主要原因包括鈣、鍶、鋇金屬的高度穩(wěn)定性及其金屬有機化合物的高度不穩(wěn)定性。換句話說，不但這些金屬有機化合物的合成相當不易，一旦形成之后其反應(yīng)的選擇性也很難控制。但是，這些金屬有機化合物必然有其獨特的性質(zhì)和應(yīng)用。找到合適的方法平衡其活性與選擇性是研究和應(yīng)用該類化合物的關(guān)鍵。
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席振峰課題組博士研究生李恒同學將本課題組在雙金屬有機合成試劑研究中發(fā)現(xiàn)的“協(xié)同效應(yīng)”有效地應(yīng)用于重堿土金屬有機化學研究中，嘗試首先形成烯基-金屬活性中間體，通過協(xié)同效應(yīng)有效地穩(wěn)定其反應(yīng)性，之后進一步應(yīng)用該活性中間體。該課題組利用這些原位生成的高活性中間體，使其與含有C-F鍵的芳香基團發(fā)生反應(yīng)，合成了其他方法不能夠合成的多氟戊搭烯衍生物。并通過與化學學院裴堅教授課題組（博士研究生王小野同學）合作，研究了這些化合物作為有機共軛材料的性質(zhì)。
本工作的主要創(chuàng)新點如下。（1）協(xié)同穩(wěn)定策略：一個新穎且有效的“馴服”高活性重堿土金屬有機化合物的策略；（2）首次實現(xiàn)了多氟戊搭烯衍生物的合成。戊搭烯衍生物為一類反芳香性化合物，作為有機共軛材料近年來受到極大關(guān)注。而氟代的戊搭烯衍生物由于氟元素的獨特性質(zhì)將具有獨特的材料性能，但是其合成在此之前沒有其他方法可以實現(xiàn)。本工作由此獲得了迄今為止所有戊搭烯衍生物中具有最低LUMO能級（?3.56 eV）的分子。
該研究的主要成果于2014年7月22日發(fā)表在《自然?通訊》 (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)。該研究得到了國家自然科學基金委、科技部和北京大學等相關(guān)項目的資助。
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