华中科技大学唐从辉

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唐从辉，2011年本科毕业于华中科技大学，2016年于北京大学获得博士学位，导师为焦宁教授。随后在德国和美国的知名高校、研究所进行博士后研究，并于2020年回到华中科技大学，担任研究员、博士生导师、课题组长。主要从事有机合成方法研究、均相和多相催化、液体有机储氢研究。目前已发表高水平SCI期刊论文21篇，总计他人引用次数3000余次。以（共同）通讯作者、第一作者发表的顶级期刊论文包括Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Org. Lett.，Chem. Eur. J. 等。相关成果被Angew. Chem. Int. Ed.，Synfact, Synform 等杂志报道或亮点评述。长期担任J. Am. Chem. Soc.，Chem. Commun., Org. Lett. 等国际知名期刊的审稿人。
        目前课题组具有充足的科研启动经费和实验室空间、全新的实验设备，以及强大的仪器测试平台作支撑。热忱欢迎全国优秀学子报考博士或硕士研究生（推免和直博生优先考虑），同时招聘博士后／研究助理多名，且非常欢迎本科生、联合培养硕士/博士来课题组交流学习，以上均长期有效。对有机合成方法研究、均相催化、多相催化、能源催化、储氢材料、纳米催化剂设计及应用其中任一领域感兴趣均可。有意申请者请将个人简历、科研工作总结/代表性论文发至邮箱ctang@hust.edu.cn，请在邮件标题中注明姓名和申请岗位名称。


研究员   博士生导师   硕士生导师  
性别：男
在职信息：在职
所在单位：化学与化工学院
学历：研究生(博士)毕业
学位：理学博士学位
毕业院校：北京大学
学科：物理化学 有机化学
邮编 : 430074
通讯/办公地址 : 华中科技大学化学楼609
邮箱 : ctang@hust.edu.cn


教育经历 Education Background
2007.92011.6 华中科技大学理学学士学位本科(学士)
2011.92016.7 北京大学理学博士学位研究生(博士)毕业


研究方向 Research Focus
有机合成方法学
均相催化
多相催化
有机液体储氢
能源催化
纳米催化剂设计及应用


论文成果

• Conghui Tang,* Xu Qiu, Zengrui Cheng, and Ning Jiao*,Molecular Oxygen-Mediated Oxygenation Reactions Involving Radicals, Chem. Soc. Rev. 2021, accepted..
• Conghui Tang, Mikiko Okumura, Hejun Deng, and David Sarlah*, Palladium Catalyzed Dearomative syn-1,4-Oxyamination, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15762-15766..
• Conghui Tang,† Mikiko Okumura,† Yunbo Zhu, Annie R. Hooper, Yu Zhou, Yu-Hsuan Lee, and David Sarlah*, Palladium Catalyzed Dearomative syn-1,4-Carboamination with Grignard Reagents, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 10245–10249. (†Equal contribution).
• Katerina Sordakis,† Conghui Tang,† Lydia K. Vogt, Henrik Junge, Paul J. Dyson, Matthias Beller*, and Gábor Laurenczy*, Homogeneous Catalysis for Sustainable Hydrogen Storage in Formic Acid and Alcohols, Chem. Rev. 2018, 118, 372–433. (†Equal contribution).
• Conghui Tang, Annette-Enrica Surkus, Feng Chen, Marga-Martina Pohl, Giovanni Agostini, Matthias Schneider, Henrik Junge, and Matthias Beller*, A Stable Nanocobalt Catalyst with Highly Dispersed CoNx Active Sites for the Selective Dehydrogenation of Formic Acid, Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 16616–16620..
• Conghui Tang,† Miancheng Zou,† Jianzhong Liu, Xiaojin Wen, Xiang Sun, Yiqun Zhang, and Ning Jiao*, Rh-Catalyzed Direct Amination of Unactivated C(sp3)-H bond with Anthranils Under Mild Conditions, Chem. Eur. J. 2016, 22, 11165–11169. (†Equal contribution).
  

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6月7日，国际顶尖期刊Chemical Society Reviews（影响因子42.846）在线发表华中科技大学化学与化工学院唐从辉研究员团队的最新研究成果“Molecular Oxygen-Mediated Oxygenation Reactions Involving Radicals”。文章系统总结了氧气或空气作为氧源的自由基氧合反应，通过对催化体系和反应类型的分类呈现了该领域的最新进展，并对该领域的未来发展进行了展望和分析。

       氧气作为一种绿色、无毒且廉价的氧化剂，相比其它氧化剂在有机合成中展现出了高选择性、可持续性和环境友好等优势。利用氧气或空气作为反应的氧化剂和氧源为含氧化合物的合成提供了有效的路径，同时在药物合成和复杂分子的后期修饰中得到了实际应用。该团队聚焦氧气参与的自由基氧合反应，对于通过碳氢键活化或碳碳键断裂的氧合反应、烯炔参与的氧化官能团化反应、含氧杂环的合成等自由基反应进行了系统总结，并对反应范围和机理进行了讨论。
       华中科技大学化学与化工学院为第一通讯单位，唐从辉研究员和北京大学焦宁教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等经费的支持。
       论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/ ... 00242b#!divAbstract

qingli

近日，华中科技大学化学与化工学院唐从辉课题组和廖荣臻课题组的最新合作研究成果“Cobalt-Catalyzed Acceptorless Dehydrogenation of Primary Amines to Nitriles”在国际顶级期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）上刊发。
         腈类化合物是天然产物、药物和许多生物活性分子中的重要结构单元，发展高效构建腈类化合物的合成方法具有重要研究价值。而从一级胺直接脱两分子氢制备腈无疑是最具有原子经济性，简洁性和可持续性的合成方法，但是目前该反应受限于氧化脱氢体系和贵金属催化的无受体脱氢体系，相较之下，更具可持续性的廉价金属催化的无受体脱氢体系尚未实现。唐从辉课题组致力于廉价金属催化的均相、多相（单原子、纳米）催化体系开发（近期代表性工作：J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 10.1021/jacs.4c00493; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 2769-2778; J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 4142-4149; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202314708; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202314364; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303433）。在此，作者使用钴催化剂与N,N‒双齿配体，成功实现了一级胺在没有氧化剂和氢受体的情况下直接双脱氢生成腈(图1)，该反应具有无需氧化剂、可持续性好、原子经济性高等特点，为合成结构多样的腈类化合物提供了一种新的方法。

图1. 钴催化一级胺双脱氢生成腈

        作者首先对反应的条件进行了筛选，实验发现使用[Cp*Co(tBuPPH)I]+I−作为催化剂，t–BuOK为碱，甲苯为溶剂，在110 °C下反应24 h，一级胺脱氢的最佳效率可达89%。对照实验表明，催化剂和碱对反应效率有直接影响。而且，该反应具有良好的一级胺底物普适性，具有多种不同电性取代基的苯甲胺，杂环甲胺等都可以在该体系中兼容，以中等至良较好的收率得到对应的腈类化合物。此外，该体系对二级胺底物也具有良好的脱氢效果，获得对应的亚胺产物。
       作者通过控制实验、气体收集实验、动力学实验对反应机制进行了仔细的实验研究。控制实验表明一级胺的脱氢需要金属和配体的协同作用，碱是钴催化剂的活化剂，脱掉一分子HI的催化剂是催化活性物种。作者还设计了氢气收集装置，几乎和理论产量等量的收集到了产生的氢气。在动力学实验中，作者为了保证实验数据的准确性，将反应时间控制在较短的时间内。首先，反应速率和底物浓度的关系研究表明，在一定的浓度范围内，反应速率和底物浓度呈正相关，底物浓度过高时，反应速率不再受浓度影响。反应级数研究表明，底物和催化剂的反应级数为一级，而碱的反应级数为零级。哈密特实验展示了该催化体系具有明显的给电子效应。动力学同位素实验则说明C–H的脱去是反应速率限制步骤。
      为揭示上述钴催化一级胺无受体脱氢生成腈的反应机理，作者以PhCH2NH2脱氢作为模型反应，进行了DFT计算研究，并基于计算和实验所得机理信息建立了如图4所示的催化循环。反应始于PhCH2NH2氮原子与钴中心配位的中间体Int1。在第一分子脱氢反应中，Int1首先发生配位异构使PhCH2NH2亚甲基的氢原子靠近钴中心，形成agostic 中间体Int2，随后经过“外球式”过渡态TS1将PhCH2NH2上的氢负转移到Co金属中心，生成Co−H配合物Int3。Int3中PhCH2NH3+片段通过氢键与吡唑配体络合。在吡唑配体上Nβ原子的协助下，Int3中PhCHNH2+的质子经由过渡态TS2和TS3转移到另一分子底物PhCH2NH2中，形成含有PhCH2NH3+片段的中间体Int6。在上述质子转移过程中，亚胺中间体（PhCHNH）被释放出来。随后，Int6的Co−H和N−H（来自PhCH2NH3+片段）通过七元环过渡态TS4进行H−H偶联，放出第一分子H2并再生Int1。
       在第二分子脱氢反应中，Int1中与Co中心配位的苄胺被亚胺取代形成配合物Int1'。Int1'首先经由过渡态TS5将亚胺N−H上的质子转移到吡唑配体的Nβ上，形成Co−N中间体Int7。Int7通过四元环过渡态TS6以“内球式”机理完成亚胺C−H的氢负向Co中心的转移，生成Co−H中间体Int9，并释放出产物苯甲腈。随后，Int9通过氢键与另一分子PhCH2NH2络合形成Int5，Int5依次经历质子转移（TS3）和H-H偶联（TS4）步骤，放出第二分子H2并再生Int1参与下一个循环。
        理论计算结果表明第二分子脱氢过程中的氢负转移（TS6）具有最高的总能垒，为33.7 kcal/mol，是该双分子脱氢反应的决速步。值得注意的是，吡唑配体的Nβ原子在催化反应中可以助力质子从亚胺离子向苄胺的转移，有效促进了胺类底物的两分子脱氢过程。
       综上所述，本工作首次报道了一种能够实现一级、二级胺底物在无氧化剂和无氢受体条件下脱氢反应的非贵金属钴催化剂，并揭示了反应过程存在重要的金属‒配体协同脱氢效应。机理研究和密度泛函理论计算表明第一步脱氢过程经历“外球式”机制，而第二步脱氢过程则经历“内球式”机制。另外，吡唑配体上Nβ原子具有质子传递功能，促进脱氢过程的进行。
      华中科技大学唐从辉研究员与李曼副教授（理论计算部分）为共同通讯作者，华中科技大学博士研究生田海涛和硕士研究生丁彩云为共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（22001086、22371083）、中央高校基本科研业务费（HUST 2020kfyXJJS094）、北京大学天然药物及仿生药物国家重点实验室（K202011）的资助。


       论文信息：
      Cobalt-Catalyzed Acceptorless Dehydrogenation of Primary Amines to Nitriles
       Haitao Tian, Cai-Yun Ding, Rong-Zhen Liao, Man Li,* and Conghui Tang*
       J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 10.1021/jacs.4c00493.
       论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.4c00493