在化学合成的广阔天地里,手性研究一直是推动药物合成与天然产物制备领域发展的关键力量。手性诱导机制,作为不对称合成中的核心谜题,长久以来吸引着科学家们的目光。近期,南京大学的研究团队在这一领域取得了突破性进展,揭示了BINOL-金属催化体系中前所未有的“金属中心手性”机制。
这项研究由南京大学化学化工学院的黎书华教授和王国强副教授携手完成,相关成果已在《Nature Communications》上发表。论文的第一作者是Zhenxing Li,而黎书华教授和王国强副教授则共同担任通讯作者。研究团队通过精妙的理论计算与严谨的实验验证,为我们揭开了BINOL-铝催化体系中一种全新手性诱导机制的神秘面纱。
在研究中,研究团队以BINOL-铝催化的杂芳基酮不对称氢硼化反应为模型,深入探索了反应过程中的手性诱导机制。他们发现,反应体系中最稳定的中间体竟是一个具有八面体结构的铝中心手性物种。这一发现打破了传统认知,提出了一个全新的催化机制,即配体辅助的氢化物转移过程,而非之前普遍认为的氢铝化机制。
为了验证这一机制的可靠性,研究团队采用了多种实验手段,包括单晶X射线衍射、核磁共振(NMR)和电子圆二色谱(ECD)等。这些实验结果不仅证实了铝中心手性物种的存在,还展示了该机制在多种底物上的优异立体选择性。这一发现不仅拓展了BINOL-金属催化的应用范围,还为设计新型高效手性催化剂提供了新的思路。
这项研究还揭示了该机制在烷基杂芳基酮和芳基杂芳基酮上的广泛适用性,表现出对电子效应的不敏感性。研究团队进一步提出了一个创新的催化循环,涉及配体辅助的氢化物转移和铝氧/硼氧σ键交换过程。这一新机制的发现,不仅丰富了我们对BINOL-金属催化体系的理解,还为未来开发基于BINOL/金属组合的新型手性催化剂奠定了坚实的理论基础。
黎书华教授,作为国际量子分子科学院院士和南京大学化学化工学院的院长,长期致力于理论化学新方法的发展和化学反应微观机制的研究。此次,他与王国强副教授的合作,无疑为不对称合成领域带来了新的曙光。王国强副教授,则主要从事理论计算驱动反应设计和人工智能辅助的化学合成等方面的研究,他的加入为这项研究注入了新的活力。
总的来说,南京大学黎书华教授和王国强副教授的这项研究,不仅为我们揭示了BINOL-金属催化体系中的一种全新手性诱导机制,还为未来不对称合成领域的发展开辟了新的道路。这一发现无疑将推动主族金属催化在不对称合成中的应用,为化学合成领域带来新的突破和进展。