烴鍵可能有助于合成大量新的有機(jī)分子

長(zhǎng)期以來(lái)，生物學(xué)中最常見(jiàn)的化學(xué)鍵——碳和氫之間的化學(xué)鍵——一直抵制化學(xué)家打開(kāi)它的嘗試，從而阻礙了為舊的碳基分子添加新鈴鐺的過(guò)程。

現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)家近25年的努力，那些碳?xì)浠衔镦I(占石油和塑料中所有化學(xué)鍵的三分之二)已經(jīng)完全產(chǎn)生，這為大量碳?xì)浠衔锏暮铣纱蜷_(kāi)了大門(mén)。一系列新的有機(jī)分子，包括基于天然化合物的藥物。

加州大學(xué)伯克利分校有機(jī)化學(xué)系主任約翰拉波特說(shuō)：“碳?xì)滏I通常是框架的一部分，也是分子的惰性部分。”

“能夠在這些位置反應(yīng)總是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是合成的圣杯，因?yàn)榈侥壳盀橹?，還沒(méi)有任何試劑或催化劑可以讓你在這些鍵的最強(qiáng)處添加任何東西。”

Hartwig和其他研究人員先前已經(jīng)演示了如何在CH鍵上添加更容易斷裂的新化學(xué)基團(tuán)，但他們只能將其添加到簡(jiǎn)單烴鏈的最強(qiáng)位置。

在5月15日出版的《科學(xué)》雜志中，Hartwig和他的加州大學(xué)伯克利分校的同事描述了如何使用新設(shè)計(jì)的催化劑在最困難的碳?xì)滏I上添加功能化學(xué)基團(tuán)：這些鍵通常位于分子中，頭或尾碳原子中有三個(gè)相連的氫原子，即甲基(CH3)。

他說(shuō)：“主CH鍵是鏈末端的甲基，它的電子最少，最強(qiáng)?！?它們通常是CH鍵中最不活躍的."

加州大學(xué)伯克利分校博士后研究員拉斐爾奧施格(Raphael Oeschger)發(fā)現(xiàn)了銥基催化劑的新版本，它在末端甲基上打開(kāi)了三個(gè)ch鍵中的一個(gè)，并插入了一種硼化合物，這種化合物很容易被更復(fù)雜的化學(xué)基團(tuán)取代。

新催化劑的效率是以前催化劑的50多倍，使用起來(lái)也一樣方便。

哈特維格說(shuō)：“我們現(xiàn)在有能力進(jìn)行這些類型的反應(yīng)，這將使人們能夠快速制造以前無(wú)法制造的分子?！?

“我不會(huì)說(shuō)這些分子以前不能制造，但人們不會(huì)制造它們，因?yàn)橹圃焖鼈冃枰L(zhǎng)時(shí)間、太多時(shí)間和研究工作?！?

回報(bào)可能是巨大的。每年，工業(yè)中有近十億磅的碳?xì)浠衔锉挥糜谥圃烊軇?、制冷劑、阻燃劑和其他化學(xué)品，它們是合成藥物的典型起點(diǎn)。

為了證明催化反應(yīng)的實(shí)用性，加州大學(xué)伯克利分校博士后研究員薄蘇和他的同事在實(shí)驗(yàn)室用它在63種不同分子結(jié)構(gòu)的末端或主碳原子上添加硼化合物或硼烷。

然后硼烷可以被任意數(shù)量的化學(xué)基團(tuán)取代。該反應(yīng)對(duì)末端CH鍵有特異性，但當(dāng)分子沒(méi)有末端CH時(shí)，該反應(yīng)可以作用于其他CH鍵。

哈特維格說(shuō)，“我們用硼烷作為試劑形成硼碳鍵——離螞蟻毒和硼酸只有幾步之遙，碳硼鍵可以轉(zhuǎn)化成許多不同的東西?！?

“通?？梢陨商佳蹑I，但也可以形成碳氮鍵、碳碳鍵、碳氟鍵或其他碳鹵鍵。因此，一旦碳硼鍵完成，就可以制造出許多不同的化合物。”

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