近日，武漢大學(xué)雷愛文團(tuán)隊與中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所何林團(tuán)隊在非對稱脲合成領(lǐng)域取得重大突破。該研究成果以“Synchronous recognition of amines in oxidative carbonylation toward unsymmetrical ureas”為題于11月15日發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Science》上。
非對稱脲是一類重要的化合物，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)及材料科學(xué)中。通過胺的反應(yīng)來合成非對稱脲被認(rèn)為是最有效的方法，但由于兩種胺的競爭反應(yīng)性，高選擇性地合成非對稱脲具有挑戰(zhàn)性。至今為止，尚未有一種豐產(chǎn)金屬催化手段能在同一位點上高效高選擇性識別并安裝多種胺。
在研究中，借助國儀量子研制的電子順磁共振波譜儀等表征方法，武漢大學(xué)雷愛文團(tuán)隊與中國科學(xué)院蘭州化物所何林團(tuán)隊深入分析了銅鹽與胺間的電子轉(zhuǎn)移過程，并成功探測到反應(yīng)過程中原位生成的銨自由基陽離子自由基及其與DMPO的捕獲自由基物種，為揭示銅離子對仲胺的自由基活化機(jī)理提供了關(guān)鍵性證據(jù)。結(jié)合鈷催化劑對伯胺的選擇性親核活化，團(tuán)隊設(shè)計了“同步識別策略”，實現(xiàn)了1:1摩爾比兩種胺的高效羰基化反應(yīng)，成功獲得高選擇性非對稱脲產(chǎn)物。
該成果為非對稱脲類化合物的工業(yè)化生產(chǎn)提供了新思路，有望在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域帶來廣泛應(yīng)用。也充分展示了國儀量子電子順磁共振波譜儀的精準(zhǔn)表征能力，為科研人員深入理解反應(yīng)機(jī)理、開發(fā)創(chuàng)新性合成策略提供了有力支持。
此次成果的背后，還有一段國儀量子與武漢大學(xué)團(tuán)隊攜手共進(jìn)的故事。2021年10月，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院一臺進(jìn)口電子順磁共振波譜儀突發(fā)故障，聯(lián)系廠家售后得知維修仍需長時間排期，給院內(nèi)師生帶來了實驗上的困擾。當(dāng)年12月，在院內(nèi)老師邀請下，國儀量子工程師克服疫情因素，來到現(xiàn)場排查故障，迅速定位到問題在于磁體電源異常，立刻給出了解決方案并于當(dāng)天完成了硬件維修、性能調(diào)試和標(biāo)樣測試，使設(shè)備達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)。
院方在致國儀量子的感謝中寫道：“儀器故障期間，我院兩個月內(nèi)無法使用該設(shè)備開展相關(guān)實驗，國儀量子提供的支援無異于一場“及時雨”，讓我院多項科研工作得以繼續(xù)開展。在此次儀器設(shè)備維修中，我們看到了國儀量子EPR團(tuán)隊扎實可靠的技術(shù)，也感受到了國產(chǎn)高端科學(xué)儀器廠商的擔(dān)當(dāng)精神。團(tuán)隊響應(yīng)快、能力強(qiáng)、效率高，實為科學(xué)儀器廠商之表率。”
2023年，武漢大學(xué)高等研究院光電納米催化與工業(yè)應(yīng)用研究中心引入了國儀量子研制的電子順磁共振波譜儀，在團(tuán)隊的研究中發(fā)揮重要作用。
這一成果的取得，與武漢大學(xué)雷愛文團(tuán)隊在電子順磁共振技術(shù)領(lǐng)域的深入研究密不可分。在過去四個月里，雷愛文團(tuán)隊連續(xù)在《Science》（2篇）、《Nature》及《Nature Chemistry》上發(fā)表了多篇高水平研究論文（本次成果也是第二篇發(fā)表在《Science》的與EPR應(yīng)用研究相關(guān)的成果）。據(jù)了解，自2015年開始，武漢大學(xué)雷愛文團(tuán)隊每年都會選派成員，參加由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇吉虎教授牽頭舉辦的電子順磁共振波譜高級研討班，進(jìn)行扎實的理論與實踐學(xué)習(xí)。
隨著國產(chǎn)電子順磁共振波譜儀持續(xù)取得突破，國儀量子不斷加大對專業(yè)人才隊伍的培養(yǎng)力度。國儀量子聯(lián)合中國科大、中科院自主研制科學(xué)儀器應(yīng)用示范中心等核心學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)資源，打造“EPR高級研討班”“波譜校園行”“EPR應(yīng)用分享交流會”三大課程體系，通過由淺入深的課程設(shè)置和理論與實踐相結(jié)合的培訓(xùn)內(nèi)容，全面推動多學(xué)科交叉的磁共振波譜學(xué)持續(xù)發(fā)展。
今年10月，國儀量子正式發(fā)布了全球首個AI電子順磁共振波譜儀，實現(xiàn)了該領(lǐng)域的重大突破。未來，隨著EPR技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)品的持續(xù)創(chuàng)新，這一強(qiáng)大的科研利器必將助力更多科研團(tuán)隊攻克技術(shù)難關(guān)，推動我國在化學(xué)、材料、生物等領(lǐng)域的原創(chuàng)性突破不斷涌現(xiàn)。國儀量子也將繼續(xù)秉持“為國造儀”的初心，為中國科技創(chuàng)新提供更全面、有力的支持。
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