近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊聯(lián)合浙江大學(xué)團(tuán)隊，依托“智能科學(xué)家”自主實驗室，在全脂肪族手性碳中心的精準(zhǔn)構(gòu)建方面取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊開發(fā)了高效和高選擇性的鈷催化體系，實現(xiàn)了脂肪族烯烴的不對稱氫烷基化反應(yīng)，突破了長期以來偶聯(lián)反應(yīng)對極性基團(tuán)輔助手性控制的依賴，為手性碳骨架精準(zhǔn)構(gòu)建提供了新方法。
手性碳–碳鍵的精準(zhǔn)構(gòu)筑是合成化學(xué)的難題。過渡金屬、酶及有機(jī)小分子催化等研究取得了進(jìn)展，但當(dāng)?shù)孜锶〈耆芍咀逄兼湗?gòu)成時，由于缺少電子和立體差異，底物高對映選擇性轉(zhuǎn)化極具挑戰(zhàn)。團(tuán)隊提出了“傘狀手性口袋”分子識別新模式，可精準(zhǔn)區(qū)分底物中電子和空間結(jié)構(gòu)相似的兩個脂肪族取代基，實現(xiàn)了傳統(tǒng)偶聯(lián)反應(yīng)與酶催化體系難以達(dá)到的全脂肪族手性碳中心構(gòu)筑。
在研究過程中，“智能科學(xué)家”平臺發(fā)揮了重要作用。平臺在短時間內(nèi)完成數(shù)百組反應(yīng)條件的高通量篩選，提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量和研究效率。團(tuán)隊基于人工智能算法對實驗與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，在分子片段指紋和空間構(gòu)型中提取關(guān)鍵描述符，建立了反應(yīng)選擇性的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。
結(jié)合“智能科學(xué)家”平臺與AI建模結(jié)果，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一類具傘狀手性口袋的鈷催化劑體系。該體系通過多重色散作用與空間限域效應(yīng)協(xié)同提升了反應(yīng)效率與選擇性，實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)高度相似的兩個烷基基團(tuán)的精準(zhǔn)識別。研究揭示了弱相互作用調(diào)控手性識別新原理，為復(fù)雜脂肪族分子的立體可控合成提供了新策略。
上述工作通過構(gòu)建“設(shè)計—篩選—建模—推薦—驗證—應(yīng)用”的高效閉環(huán)體系，實現(xiàn)了從“人工實驗廣泛試錯”向“數(shù)據(jù)與機(jī)制協(xié)同驅(qū)動”的跨越。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（JACS）上。
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“智能科學(xué)家”助力全脂肪手性碳中心精準(zhǔn)構(gòu)建
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