12月2日，记者从中国科学技术大学获悉，该校精密与智能化学重点实验室王一峰教授、傅瑶教授、张凤莲副教授联合研究团队近日开发出一类由手性硼自由基催化的不对称环异构化反应。 北京时间12月1日凌晨，国际知名学术期刊《科学》公布了研究结果。
手性硼自由基催化剂示意图。 图片由中国科学技术大学提供。
不对称催化是合成手性功能分子和了解手性世界的重要途径。 开发具有新结构和功能的手性催化剂及其催化的不对称反应是不对称催化领域的研究重点。 自由基物种含有不成对的电子，这些电子具有高度的反应性，与离子反应具有不同的反应模式，在有机合成化学中发挥着越来越重要的作用。 以自由基为手性催化剂的不对称反应在反应机理、催化方式和官能团相容性等方面不同于过渡金属催化、有机小分子催化和酶催化，有望为手性分子的合成提供新的思路和策略。
然而，由于有机自由基具有极强的反应性，在反应过程中容易失活，因此实现这种不对称催化极具挑战性，因此很难构建有效的催化循环。 此外，大多数自由基的结构不易被修饰和修饰，难以精细调控手性环境。
针对上述挑战，在对有机硼自由基性质的深入研究的基础上，研究人员设计了一类结构新颖、易于改性的手性氮杂卡宾-硼自由基催化剂，并利用其不饱和烃添加的可逆性原理，开发了一类新的反应机理和催化循环。
这些手性硼自由基前驱体制备简单、结构丰富、易于修饰，为反应的手性调控提供了基础。 此外，研究团队还利用量子化学计算、电子顺磁共振（EPR）光谱、氘代标记实验等方法阐明了催化反应机理和立体选择性**，实现了催化过程的精准调控，为未来基于AI的催化剂精密设计奠定了理论基础。
研究人员认为，这项工作不仅首次证明了硼自由基催化不对称合成的强大功能，而且启发和促进了其他主基自由基催化剂及其不对称催化反应的发展，为手性功能分子的合成提供了新的设计思路和催化模式。
合肥通客户-合宝全**记者刘长思辰。