近日,武漢大學(xué)雷愛(ài)文團隊與中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所何林團隊在非對稱(chēng)脲合成領(lǐng)域取得重大突破。該研究成果以“Synchronous recognition of amines in oxidative carbonylation toward unsymmetrical ureas”為題于11月15日發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Science》上。
非對稱(chēng)脲是一類(lèi)重要的化合物,廣泛應用于醫藥、農業(yè)及材料科學(xué)中。通過(guò)胺的反應來(lái)合成非對稱(chēng)脲被認為是最有效的方法,但由于兩種胺的競爭反應性,高選擇性地合成非對稱(chēng)脲具有挑戰性。至今為止,尚未有一種豐產(chǎn)金屬催化手段能在同一位點(diǎn)上高效高選擇性識別并安裝多種胺。
在研究中,借助國儀量子研制的電子順磁共振波譜儀等表征方法,武漢大學(xué)雷愛(ài)文團隊與中國科學(xué)院蘭州化物所何林團隊深入分析了銅鹽與胺間的電子轉移過(guò)程,并成功探測到反應過(guò)程中原位生成的銨自由基陽(yáng)離子自由基及其與DMPO的捕獲自由基物種,為揭示銅離子對仲胺的自由基活化機理提供了關(guān)鍵性證據。結合鈷催化劑對伯胺的選擇性親核活化,團隊設計了“同步識別策略”,實(shí)現了1:1摩爾比兩種胺的高效羰基化反應,成功獲得高選擇性非對稱(chēng)脲產(chǎn)物。
該成果為非對稱(chēng)脲類(lèi)化合物的工業(yè)化生產(chǎn)提供了新思路,有望在醫藥、農業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)廣泛應用。也充分展示了國儀量子電子順磁共振波譜儀的精準表征能力,為科研人員深入理解反應機理、開(kāi)發(fā)創(chuàng )新性合成策略提供了有力支持。
此次成果的背后,還有一段國儀量子與武漢大學(xué)團隊攜手共進(jìn)的故事。2021年10月,武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院一臺進(jìn)口電子順磁共振波譜儀突發(fā)故障,聯(lián)系廠(chǎng)家售后得知維修仍需長(cháng)時(shí)間排期,給院內師生帶來(lái)了實(shí)驗上的困擾。當年12月,在院內老師邀請下,國儀量子工程師克服疫情因素,來(lái)到現場(chǎng)排查故障,迅速定位到問(wèn)題在于磁體電源異常,立刻給出了解決方案并于當天完成了硬件維修、性能調試和標樣測試,使設備達到正常運行狀態(tài)。
院方在致國儀量子的感謝中寫(xiě)道:“儀器故障期間,我院兩個(gè)月內無(wú)法使用該設備開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗,國儀量子提供的支援無(wú)異于一場(chǎng)“及時(shí)雨”,讓我院多項科研工作得以繼續開(kāi)展。在此次儀器設備維修中,我們看到了國儀量子EPR團隊扎實(shí)可靠的技術(shù),也感受到了國產(chǎn)高端科學(xué)儀器廠(chǎng)商的擔當精神。團隊響應快、能力強、效率高,實(shí)為科學(xué)儀器廠(chǎng)商之表率。”
2023年,武漢大學(xué)高等研究院光電納米催化與工業(yè)應用研究中心引入了國儀量子研制的電子順磁共振波譜儀,在團隊的研究中發(fā)揮重要作用。
這一成果的取得,與武漢大學(xué)雷愛(ài)文團隊在電子順磁共振技術(shù)領(lǐng)域的深入研究密不可分。在過(guò)去四個(gè)月里,雷愛(ài)文團隊連續在《Science》(2篇)、《Nature》及《Nature Chemistry》上發(fā)表了多篇高水平研究論文(本次成果也是第二篇發(fā)表在《Science》的與EPR應用研究相關(guān)的成果)。據了解,自2015年開(kāi)始,武漢大學(xué)雷愛(ài)文團隊每年都會(huì )選派成員,參加由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇吉虎教授牽頭舉辦的電子順磁共振波譜高級研討班,進(jìn)行扎實(shí)的理論與實(shí)踐學(xué)習。
隨著(zhù)國產(chǎn)電子順磁共振波譜儀持續取得突破,國儀量子不斷加大對專(zhuān)業(yè)人才隊伍的培養力度。國儀量子聯(lián)合中國科大、中科院自主研制科學(xué)儀器應用示范中心等核心學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)資源,打造“EPR高級研討班”“波譜校園行”“EPR應用分享交流會(huì )”三大課程體系,通過(guò)由淺入深的課程設置和理論與實(shí)踐相結合的培訓內容,全面推動(dòng)多學(xué)科交叉的磁共振波譜學(xué)持續發(fā)展。
今年10月,國儀量子正式發(fā)布了全球首個(gè)AI電子順磁共振波譜儀,實(shí)現了該領(lǐng)域的重大突破。未來(lái),隨著(zhù)EPR技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)品的持續創(chuàng )新,這一強大的科研利器必將助力更多科研團隊攻克技術(shù)難關(guān),推動(dòng)我國在化學(xué)、材料、生物等領(lǐng)域的原創(chuàng )性突破不斷涌現。國儀量子也將繼續秉持“為國造儀”的初心,為中國科技創(chuàng )新提供更全面、有力的支持。
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