Ni电催化JACS，Na电池Angew，武汉大学Nature Commun等成果速递 |顶刊日报20241125
学术
2024-11-25 09:20
福建
1.中科大JACS：Ni电催化立体选择性交叉脱氢偶联α、γ硝基烷基化
电催化不对称转化反应为制备手性化合物提供一种符合可持续发展的路线，但是由于阳极氧化交叉脱氢偶联反应包含两个不同的亲核物，导致需要一种手性催化剂调节产物的立体结构。有鉴于此，中国科学技术大学郭昌、安徽大学宋琎等报道能够通过电化学反应，以立体汇聚交叉脱氢反应生成许多立体富集硝基酯。1）反应机理研究结果表明Ni催化剂在电化学活化反应物和决定立体选择性的过程中起到关键的作用，通过电化学产生和Lewis酸结合的α-羰基自由基，并且这个α-羰基自由基和原位产生的硝酸酯阴离子之间以立体选择性相互作用。2）这种电催化反应能够生成热力学反应非常困难的反应物，比如对底物以极性翻转方式反应，构筑全碳结构位点，控制远程立体结构。 Juan Li, Minghao Liu, Boyuan Wei, Lingzi Peng, Jin Song*, and Chang Guo*, Enantioselective Nickel-Electrocatalyzed Cross-Dehydrogenative α- and γ-Nitroalkylation, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c13109https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c131092.JACS：利用双机制发光原破坏膜完整性和诱导DNA损伤以对抗真菌感染和耐药性开发创新的治疗方案以解决抗真菌药物的耐药性问题是当前研究者关注的重点。已有研究表明，双靶向作用机制（dual-targeting mechanism of action，MoA）能够有效降低耐药性。然而，哺乳动物和真菌细胞之间的结构相似性往往会导致该策略的选择性受到影响，从而使其向抗真菌药物的发展转化变得更加复杂。有鉴于此，新加坡国立大学刘斌院士和上海交通大学施雷雷教授开发了一种能够解决真菌感染问题的双靶向策略，即选择性地将DNA结合分子引入到真菌的细胞核中。 1）实验将刚性疏水单元整合到DNA结合域中，制备了抗真菌发光原（TPY和TPZ），它们具有增强的膜穿透能力和DNA结合性能。研究发现，这些化合物可通过去极化真菌膜和诱导DNA损伤等机制实现双重靶向MoA，以增强抗病原真菌的效力，并且不会产生明显的耐药性。2）实验结果表明，TPY和TPZ可在体外表现出强大的抗真菌活性，并且能够在白色念珠菌诱导的小鼠阴道炎模型中产生理想的治疗效果。综上所述，该研究设计的多方位方法在克服耐药性和推动抗真菌疗法的发展等方面具有重要作用。Xianglong Liu. et al. Combating Fungal Infections and Resistance with a Dual-Mechanism Luminogen to Disrupt Membrane Integrity and Induce DNA Damage. Journal of the American Chemical Society. 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c09916https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c099163.Angew：Cu-C3结构单原子的Bi@C电极实现稳定超快Na电池调节电极-电解液的界面对于设计电极催化材料至关重要，对于优化电池性能非常重要。有鉴于此，扬州大学庞欢教授、宁波大学韩磊教授等报道一种结构新颖的Cu-C3位点的单原子Cu的Bi@C催化剂，这种催化剂通过简单的热解MOF得到。1）实验表征和理论计算结果表明Cu-C3位点能够加快NaPF6-醚电解液的P-F和C-O化学键的解离，形成富含无机物的固体电解液界面。此外，Cu-C3位点具有的离域电子导致电荷不均匀分布，产生面内局部电场，促进Na+吸附，降低Na+移动的能垒。因此，Bi@SA Cu-C催化剂得到目前最好的可逆容量，超高的倍率容量，长时间循环稳定性。2）新制的全电池的容量高达351mAh g-1，对应于265Wh kg-1的能量密度。这项工作为开发高性能Na离子电池，通过单原子调节器开发基于合金的阳极，将催化和增强作用形成一体。 Guochang Li, Yifan Tang, Yuhui Wang, Shuangxing Cui, Hao Chen, Yaoping Hu, Huan Pang, Lei Han, Single Atomic Cu–C3 Sites Catalyzed Interfacial Chemistry in Bi@C for Ultra–Stable and Ultrafast Sodium–Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417602https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2024176024.慕尼黑工业大学Angew：表征Cu-CHA和Cu-AEI分子筛中的Cu物种慕尼黑工业大学Johannes Lercher教授、Rachit Khare等报道通过原位XAS表征和理论计算模拟，发现新制或者老化Cu-CHA、Cu-AEI分子筛在NH3选择性还原NOx的反应过程的活性物种变化规律。 1）表征发现四种活性物种同时存在：和NH3配位的CuI阳离子、和分子筛配位的CuI阳离子、溶剂化的CuI阳离子、水热老化处理产生骨架配位CuIIst。2）其中，只有在含有骨架外Al的分子筛在水热老化处理过程中发现CuIIst位点。Cu-CHA内的CuIIst位点比例（~46%）比Cu-AEI更高（28%）。因为AEI的扭曲通道结构阻碍CuII阳离子的移动，Cu-AEI的水热稳定性更高。Mirjam Wenig, Rachit Khare, Andreas Jentys, Johannes Lercher, Hydrothermal Stability of Active Sites in Cu‐exchanged Small‐pore Zeolites for the Selective Catalytic Reduction of NOx, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202416954https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.2024169545.Angew：光催化C-H键官能团化合成烷基磷酸酯烷基磷酸酯是重要的医药分子结构，但是通过C(sp3)-H官能团化合成烷基磷酸酯仍然具有非常大的困难和挑战。有鉴于此，丹麦技术大学Søren Kramer等报道通过烷基芳烃和没有修饰官能团的亚磷酸酯（phosphite）之间的脱氢偶联反应合成苄基磷酸酯。1）该反应兼容的苄基C-H键底物种类广泛，而且具有温和反应条件和良好的官能团容忍。反应机理研究发现该反应是自由基过程而不是阳离子路径。2）这个反应过程不需要非常特殊的试剂，能够直接对没有处理的苄基C-H键转化，可以快速合成磷酸酯类药物化合物。 Heng-Hui Li, Yuwen Liu, Søren Kramer, Benzylic C(sp3)–H Phosphonylation via Dual Photo and Copper Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202420613https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024206136.武汉大学Nature Commun：糖苷C2位点立体选择性硼化通过糖苷的位点选择性修饰调节或者增强糖苷分子的生理性质，目前成为开发药物分子的重要方法学。但是，从容易得到的糖原料构筑多个位点能够衍生化的糖苷结构仍然非常困难。有鉴于此，武汉大学阴国印教授、李阳阳等报道位点选择性和立体选择性的Ni催化反应方法，对糖基进行羰基化。1）这种位点选择性和立体选择性的Ni催化反应能够方便的对C2位点修饰硼酸酯，得到一种合成C2位点修饰的罕见的方法，能够进行下一步的C2位点转化合成各种各样的结构罕见的糖。
2）这个方法具有广泛的兼容性，容忍许多官能团和复杂天然产物或者药物分子。此外，这种方法能够合成天然产物或者药物分子的类似物，表明这个方法的应用前景。Shen, Z., Yu, Y., Wu, D. et al. Creating glycoside diversity through stereoselective carboboration of glycals. Nat Commun 15, 10167 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-54016-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-54016-4 7.福建物质结构研究所Nature Commun：CO2促进光催化芳基从N到C原子转移合成烯基酰胺光催化N-to-C芳基转移反应能够快速从简单易得原料出发，构筑具有应用甲酯的酰胺化合物。有鉴于此，中国科学院福建物质结构研究所苏伟平研究员、高玉珍等报道开发了亚磺酸钠和N-芳基丙酰胺之间的反应，实现了CO2促进可见光催化反应，能够将N原子上修饰的芳基官能团发生高效率的N原子向C原子芳基转移，选择性的合成四个取代基或三个取代基修饰的烯基酰胺。1）在这个光催化反应中，1,4-N向C原子的自由基极性翻转的芳基转移是反应的关键步骤。这个反应方法表现了对移动芳基取代基的电子结构容忍性，对电子丰富/电子缺乏的芳烃都容忍。 2）该反应具有广泛的底物种类，能够合成结构复杂生物活性化合物在内的超过90个反应。该反应使用丰富的无毒且价格便宜的CO2作为反应物，并且表现优异的烯基酰胺选择性。 Liu, G., Ma, D., Zhang, J. et al. CO2-promoted photocatalytic aryl migration from nitrogen to carbon for switchable transformation of N-arylpropiolamides. Nat Commun 15, 10153 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-54239-5https://www.nature.com/articles/s41467-024-54239-5由于目前可充电电池的需求日益增加，因此需要改进电池的电化学性能。传统的元素掺杂和表面修饰等技术无法达到电池实用性的要求。高熵合金材料（HEMs）具有稳定的骨头镜像和优异的组成/电子结构柔性，能够实现电池材料的快速开发。有鉴于此，清华大学李宝华等从数量和质量上总结高熵合金材料的性质，并且对高熵合金材料机理如何增强进行总结和综述。1）从合成、表征、应用角度总结Li/Na/K电池的高熵层状氧化物电极材料（HELOs），并且表明了合成-结构-性质之间的关系。 2）总结讨论高熵合金在电池领域的发展方向：包括精确的合成和控制、从结构表征方面的反应机理、结构-性能之间的关系、如何通过理论计算和实验方法结合快速筛选高熵合金。这项综述有助于帮助研究者发展高性能可充电电池材料。 Yunshan Zheng, Yuefeng Meng, Xia Hu, Haoyang Peng, Lanlan Feng, Yao Wang, Baohua Li, Synthesis-Structure-Property of High-Entropy Layered Oxide Cathode for Li/Na/K-Ion Batteries, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202413202https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202413202
