近段時(shí)間以來(lái)，化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院張澤會(huì)教授課題組在路易斯酸位點(diǎn)催化醇?xì)滢D(zhuǎn)移及烷基化C-N/C-C鍵偶聯(lián)取得重要進(jìn)展。8月15日，該成果研究論文Enable biomass-derived alcohols mediated alkylation and transfer hydrogenation 在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications（《自然-通訊》）上發(fā)表（文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51307-8），張澤會(huì)教授為論文的唯一通訊作者。

碳碳（C-C）鍵是有機(jī)化合物的基本骨架，許多天然產(chǎn)物、藥物和材料的結(jié)構(gòu)都依賴于C-C鍵的形成，C-C鍵的構(gòu)建在有機(jī)合成、生物化學(xué)、藥物開(kāi)發(fā)以及材料科學(xué)等領(lǐng)域具有核心地位。傳統(tǒng)構(gòu)建方法為格氏反應(yīng)（Grignard Reaction）、狄爾斯-阿爾德反應(yīng)（Diels-Alder Reaction）、維蒂希反應(yīng)（Wittig Reaction）和羥醛縮合反應(yīng)（Aldol reaction）等，它們分別解決了C-C鍵構(gòu)建中的某一關(guān)鍵問(wèn)題。近代發(fā)展越來(lái)越多地依靠過(guò)渡金屬催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，這類方法普適性廣泛，但使用了昂貴且有毒的試劑，仍需要開(kāi)發(fā)新的合成方案更好地實(shí)現(xiàn)綠色制造。在這方面，使用價(jià)廉易得和無(wú)毒醇作為親電試劑引起了廣泛關(guān)注。通過(guò)活化醇的α-Csp3-H鍵直接構(gòu)建C-C鍵可提高合成效率、降低成本及擴(kuò)展化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用范圍，具有重大意義。

α-烷基化腈是構(gòu)建羧酸衍生物、胺、酮、噁唑啉和許多生物活性分子的結(jié)構(gòu)單元。采用“借氫策略”，通過(guò)活化醇α-Csp3-H鍵和腈α-Csp3-H鍵構(gòu)建α-烷基化腈類化合物是一種原子經(jīng)濟(jì)且環(huán)境友好的方法，產(chǎn)生的副產(chǎn)物只有水。該論文報(bào)道了ZIF-8熱解制備的具有Zn-N4結(jié)構(gòu)的單原子Zn催化劑，用于腈與生物質(zhì)醇的α-烷基化反應(yīng)。該催化劑還可以廣泛應(yīng)用于酮、醇、N-雜環(huán)、酰胺、酮酸和酯的C-烷基化，胺和酰胺的N-烷基化反應(yīng)，以及多種氫轉(zhuǎn)移還原反應(yīng)。這是首例使用生物質(zhì)衍生醇作為烷基化試劑和氫供體進(jìn)行各種有機(jī)轉(zhuǎn)化的高效單原子催化劑。

單原子Zn催化氫轉(zhuǎn)移及烷基化反應(yīng)。   化材學(xué)院供圖

長(zhǎng)期以來(lái)，張澤會(huì)教授課題組圍繞“綠色化學(xué)”理念，設(shè)計(jì)新型催化反應(yīng)體系，開(kāi)展可再生生物質(zhì)能源化學(xué)、綠色有機(jī)合成、多相催化等研究。其團(tuán)隊(duì)近年來(lái)已在Nature Communications、Science Advances、Chem、Angewandte Chemie、JACS、Advanced Materials、Chemical Society Reviews等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表了系列相關(guān)重要成果，在生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化與綠色化學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了較大的影響力。