MIT科研人員設(shè)計(jì)出彈簧加載系統(tǒng) 將磷彈入分子環(huán)中

這是一個(gè)罕見的發(fā)現(xiàn)新催化反應(yīng)的例子，它開辟了一個(gè)真正豐富的新機(jī)會(huì)，通過一個(gè)以前從未存在的反應(yīng)來做化學(xué)。

這些含磷環(huán)可以作為其他反應(yīng)的催化劑，或作為有用化合物的前體找到用途。該論文本周發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。在碳原子之間含有雙鍵的有機(jī)化合物，也被稱為烯烴或烯類，是許多工業(yè)上有用的化學(xué)反應(yīng)的重要前體。通過打破這些碳-碳鍵并添加新的原子或原子組，研究人員可以創(chuàng)造出各種各樣的新產(chǎn)品?；瘜W(xué)家們以前曾想出辦法，通過添加另一個(gè)碳原子、一個(gè)氮原子或一個(gè)氧原子，將碳-碳雙鍵轉(zhuǎn)換成一個(gè)三元環(huán)。這種化合物可以在塑料、藥品、紡織品和其他有用的產(chǎn)品中找到。然而，由于磷比碳、氮或氧重，一直很難找到一種方法，在不使用需要苛刻化學(xué)條件的"蠻力"方法的情況下將其納入烯烴中。

麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)希望想出一種方法，在溫和的條件下進(jìn)行這種反應(yīng)，使用一種催化劑將一個(gè)亞磷酸鹽基團(tuán)，即一個(gè)與有機(jī)化學(xué)基團(tuán)結(jié)合的磷原子，轉(zhuǎn)移到烯烴中。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們需要一種可以作為亞磷酸鹽來源的起始材料，但這種化合物并不存在，因?yàn)橛糜谔嫉容^輕元素的直接類似物與磷不穩(wěn)定。麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)使用了一種不同的磷源進(jìn)行反應(yīng)，一種康明斯實(shí)驗(yàn)室在2021年首次合成的化合物。這種分子是一個(gè)四面體，這種形狀本身具有很大的能量"應(yīng)變"，很像一個(gè)壓縮的彈簧，因?yàn)樾纬伤拿骟w的四個(gè)原子之間的鍵角很小。

這種被稱為三叔丁基磷四面體的化合物有三個(gè)頂點(diǎn)，由連接到一個(gè)叫做叔丁基的化學(xué)基團(tuán)的碳原子組成，還有一個(gè)頂點(diǎn)由一個(gè)帶有一對(duì)不共享電子的磷原子組成。在適當(dāng)?shù)臈l件下，這個(gè)緊張的分子可以被拆開，釋放出磷原子。利用這種彈簧分子，研究人員能夠使用一種含鎳的催化劑將亞磷酸鹽轉(zhuǎn)移到烯烴中，從而形成三元環(huán)。這一反應(yīng)可以在室溫下進(jìn)行并且產(chǎn)量很高。