戚孝天/陆庆全课题组发现电化学氧化活化硼-硼键新模式

haotianqi

近日，国际权威期刊Angew.Chem.Int.Ed.《德国应用化学》在线发表了化学与分子科学学院教授戚孝天与高等研究院教授陆庆全课题组在有机电化学领域的最新研究成果。
         论文题目为“Electrooxidative Activation of B–B Bond in B2cat2: Access togem-Diborylalkanes via Paired Electrolysis”（《电氧化活化硼-硼键：成对电解策略构建烷基偕二硼化合物》）。高等研究院2019级博士研究生王兵兵为论文第一作者，戚孝天和陆庆全为论文通讯作者。
          有机硼化合物作为一类重要的合成砌块，广泛应用于合成化学、材料科学和药物化学等领域中。由于有机硼化合物在自然界中含量稀少，其获取在很大程度上主要依赖于化学合成。最广泛使用的合成方法之一是通过直接活化双硼化合物（如B2pin2和B2cat2）构建有机硼化合物。由于双硼化合物的硼-硼键具有较高的键解离能，通常需要使用化学当量的路易斯碱对双硼化合物进行活化。鉴于双硼化合物在合成领域中的广泛用途，发展一种更为绿色、可持续和经济性更高的方法来活化双硼化合物是非常有价值的。

图1.电氧化活化硼-硼键新模式及其应用于烷基偕二硼化合物的构建

         电化学合成直接使用可再生能源转化产生的无碳排放的电能作为驱动力，使用电极代替了催化剂，通过反应物在电极-溶液界面完成电子得失实现氧化还原反应。整个反应过程中，电能和化学能直接实现了相互转化，避免了当量氧化还原试剂的使用、副产物的产生及其后处理问题，既降低了对环境的污染又提高了反应的原子经济性，符合绿色化学发展需求。此外，电化学反应的选择性可以通过调节外部电位或电流密度来精确控制所需的反应序列。陆庆全课题组在前期电化学合成研究的基础上，通过与戚孝天课题组合作，利用实验和理论计算相结合，发现和证实了电化学氧化活化Solvent-B2cat2络合物,温和条件下实现了硼-硼键的活化转化，基于这一新的研究发现，研究团队首次提出和发展了成对电解策略构建烷基谐二硼化合物。
        该研究工作得到了国家中组部、国家自然科学基金委、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费、武汉大学、高等研究院、超算中心（武汉大学）的支持。
         论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202218179
         文章来源：
         陆庆全，武汉大学高等研究院教授、博士生导师、课题组长、德国洪堡学者。2019年5月加入武汉大学高等研究院开展独立研究工作。课题组主要研究领域涵盖自由基化学（光、电催化）、金属有机化学（过渡金属催化、仿生催化）和物理有机化学。
           戚孝天，教授、博导、课题组长(PI)。2013年6月在重庆大学获得学士学位，2017年6月在重庆大学获得博士学位，师从蓝宇教授。2017年9月至2020年12月在美国匹兹堡大学(University of Pittsburgh)刘鹏教授(Peng Liu)课题组从事博士后研究。2021年初加入武汉大学开展独立科研，主要研究方向为理论与计算有机化学，致力于通过理论计算研究过渡金属促进的自由基偶联过程，借助能量分解分析(EDA)方法、自由基-配体局域相互作用模型等策略揭示影响反应活性和选择性的主导因素，归纳总结金属有机化学中自由基成键、断键的一般规律，建立自由基本征活性预测模型。目前发表科研论文70余篇，其中（共同）一作和通讯作者文章22篇，包括1篇Chem、2篇J. Am. Chem. Soc.、3篇Angew. Chem. Int. Ed.，另有第二作者Nature 文章1篇。科研论文被正面引用2100余次，个人H因子为29。