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一種全新化學(xué)反應(yīng)完全顛覆了傳統(tǒng)反應(yīng)中先破壞最弱化學(xué)鍵的模式，而先朝最強(qiáng)的化學(xué)鍵“開刀”，并可以在化學(xué)合成中形成全新的中間體。這一顛覆傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)模式證明，化學(xué)家們完全可以開創(chuàng)性地獲得常規(guī)方法無法企及的一些化合物。相關(guān)論文發(fā)表在《美國化學(xué)協(xié)會(huì)雜志》上。

美國普林斯頓大學(xué)的研究人員選用催化劑對(duì)系統(tǒng)，通過兩種催化劑的協(xié)同作用，首先斷開了質(zhì)子偶合電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)（PCET）中分子內(nèi)的最強(qiáng)化學(xué)鍵：氮—?dú)滏I（N-H）。許多重要的生物系統(tǒng)比如光合作用系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)，都是利用PCET來破壞化學(xué)強(qiáng)鍵。由于現(xiàn)在還無法得知PCET中都有哪些催化劑，這一原理在合成新分子中還沒有得到推廣。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，研究人員選用了一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)公式，這個(gè)公式能幫他們精確算出任何一對(duì)催化劑協(xié)同作用時(shí)斷開的最強(qiáng)化學(xué)鍵強(qiáng)度，他們將其命名為“有效鍵強(qiáng)值”。

研究人員在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證了這一公式的高效：有效鍵強(qiáng)值與反應(yīng)效率之間存在嚴(yán)重相關(guān)性。當(dāng)有效鍵強(qiáng)值比氮—?dú)滏I強(qiáng)度值高或者低時(shí)，中間體產(chǎn)量會(huì)很低；而當(dāng)這兩個(gè)數(shù)值相同時(shí)，就會(huì)獲得非常高的中間體產(chǎn)量。

論文主要作者吉爾伯特·蔡成功找到了這對(duì)神奇的催化劑系統(tǒng)，并深入研究了這一催化劑對(duì)的作用機(jī)理。他發(fā)現(xiàn)，其中的催化劑磷酸二丁酯最先啟動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，它能將氮—?dú)滏I中的氫原子不斷拉開，讓氮—?dú)滏I越來越長，從而逐漸變?nèi)?；另一種催化劑金屬銥復(fù)合物靶向作用弱化后的氮—?dú)滏I，從化學(xué)鍵的電子對(duì)中“拽”走一個(gè)電子，將化學(xué)鍵從中間切斷。

 氮—?dú)滏I斷開后，獲得的氮中間體非?；钴S，可與碳結(jié)合形成碳—氮鍵，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的化學(xué)產(chǎn)物。新研究在沒有發(fā)現(xiàn)PCET催化劑真面目的情況下，提供了研發(fā)全新化學(xué)反應(yīng)的平臺(tái)，甚至能開創(chuàng)更大的價(jià)值。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的化學(xué)副教授羅伯特·勞勒斯表示，這一理念將開啟全新的化學(xué)領(lǐng)域。