發布時間：2023年3月24日
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聚乙二醇（PEG）由于其良好的水溶性、無毒性以及與堿金屬易配位性等特點，被廣泛運用于界面修飾、生物官能團化、藥物傳載、水凝膠合成以及固態電解質等領域。聚乙二醇的官能團轉化在其中扮演著舉足輕重的角色。然而，受限于其特殊的分子結構，聚乙二醇官能團轉化往往只能發生于末端羥基，而主鏈中廣泛存在的C–H鍵由于較高的鍵能以及較低的極性，其官能團化極具挑戰也鮮有報道。其中，關鍵的科學問題和反應轉化難點就是如何發展高活性催化體系實現相對惰性的C–H鍵高效轉化并且抑制活性更高的C?O鍵斷裂。
鐵是豐富且價格低廉的豐產過渡金屬，而光誘導能量轉移可以極大改變或提升鐵催化活性，因此，光誘導鐵催化近年來引起了化學家的廣泛關注。研究表明，在可見光的作用下，受激發的鐵催化劑會發生配體到鐵的電荷轉移（從Fe(III)?X到Fe(II)和X?），自由基轉移可以實現C?H鍵裂解，進而促進活性碳自由基的形成，再通過自由基加成以及自由基淬滅為構建C?C、C?N、C?O和C?X鍵提供有效工具。
西安交大化學學院曾榮教授自2018年回國以來，也一直致力于廉價鐵金屬催化體系的開發以及在惰性鍵活化中的應用。近日，該團隊結合光促鐵催化策略，報道了首例可控聚醚C–H鍵烷基化反應，高效地實現了聚醚類化合物的主鏈C–H鍵官能團化。反應無明顯降解產物，表明活性更高的C?O鍵斷裂得到了顯著抑制。該反應具有條件溫和、催化活性高、催化劑廉價易得、優秀的聚醚普適性、良好的功能團容忍性等優點。
該方法可以進一步應用于新型水凝膠材料的合成和固態電解質鋰離子電導率的提升。
該研究成果日前以《光促鐵催化聚醚化合物的可控碳氫鍵烷基化》（Controllable C–H Alkylation of Polyethers via Iron Photocatalysis）為題發表在化學頂級期刊《美國化學會會志》（Journal of the American Chemical Society）上。該論文第一作者為西安交大化學學院2020級博士研究生張宗楠，論文通訊作者是海外高層人青年人才、西安交大青年拔尖人才計劃入選者、小米青年學者曾榮教授和南京大學王敏燕教授，西安交通大學為第一通訊單位。此外，西安交通大學分析測試中心馮超和常剛在核磁共振（NMR）分析中提供了支持。
來源：交大新聞網 日期：2023-03-24 09:01