1. Science Advances：通過原子層沉積在鈣鈦礦上原位生長的Ni-Fe納米粒子用于高活性干甲烷重整催化劑
甲烷干法重整反應（DRM）需要更穩定、活性更高的金屬催化劑，利用脫溶原位生長納米顆粒是一種極有效策略。然而，在傳統的脫溶溶液中，由于陽離子擴散速度緩慢，大多數納米粒子仍然留在表面之下。近日，韓國國立蔚山科學技術院Guntae Kim，韓國浦項科技大學Jeong Woo Han，美國賓夕法尼亞大學John M. Vohs報道了在La0.6Sr0.2Ti0.85Ni0.15O3-δ上利用原子層沉積（ALD）結合拓撲定向脫溶溶液，以開發具有高活性和耐久性的催化劑。
本文要點：
1）采用ALD的拓撲定向脫溶具有多個優點，包括：i）更多的脫溶納米顆粒，ii)選擇性地形成合金催化劑，iii）更快的納米顆粒生長速度。
2）Fe作為客體過渡金屬與主體Ni的交換能為?1.87 eV，導致Ni和Fe拓撲定向脫溶發生自發置換。
3）在短時間內自發制備的雙金屬Ni-Fe催化劑在DRM中具有優異的催化活性，不僅比原始的La0.6Sr0.2Ti0.85Ni0.15O2.95（LSTN）的初始值提高了64%，而且活化能降低了約40%，穩定時間可達410 h。
這種新開發的基于ALD的拓撲定向脫溶體系可以作為一種通用的驅動力，適用于其他脫溶體系。
Sangwook Joo, et al, Highly active dry methane reforming catalysts with boosted in situ grown Ni-Fe nanoparticles on perovskite via atomic layer deposition, Sci. Adv. 2020
DOI: 10.1126/sciadv.abb1573
http://advances.sciencemag.org/content/6/35/eabb1573
2. JACS：卟啉基金屬籠自組裝成八面體
盡管近年來取得了長足的進步，但是制備基于金屬-有機配合物的明確的超結構仍然具有挑戰性。這使得導致其幾何復雜性的物理化學機理仍然還不清楚。具有明確的納米形態的卟啉材料已經成為光催化，納米傳感器和光診斷材料的有希望的候選者。近日，揚州大學Yan Sun，猶他大學Peter J. Stang，南京大學Lizhe Liu等報道了由卟啉（PORP），二羧酸和順式-（PEt3）2Pt（OTf）2合成的卟啉基鉑金屬籠，并進一步組裝成八面體。
本文要點：
1）作者將基于卟啉的金屬籠用作構建單元，通過自組裝構建八面體，并且通過實驗和理論模擬揭示了金屬籠向八面體演化的機理。
2）改變卟啉基金屬籠支柱中的取代基，可以形成基于薄片的聚集體。
3）理論計算表明八面體的形成取決于形成能的差異，從而導致各向異性的生長組裝。
該工作為揭示定義明確的金屬籠與所得多級材料之間的關系開辟了一條途徑。
Yan Sun, et al. Self-assembly of Porphyrin-Based Metallacages into Octahedra. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c08058
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08058
3. JACS：tbo拓撲共價有機骨架的網狀合成
具有tbo拓撲結構的金屬有機骨架（MOF）HKUST-1可作為一個原型、可調諧和同構的骨架平臺，用于目標應用，然而，目前tbo-共價有機骨架(COF)的設計和合成仍然是一個艱巨的挑戰。近日，上海交通大學崔勇教授，劉燕教授報道了成功使用網格化學作為一種合適策略來設計和刻意構建具有tbo拓撲結構的COF。
本文要點：
1）選擇了優質的平面構筑塊，4-連接的正方形卟啉四胺和3-連接的三苯胺三角三醛，實現了兩個tbo-COFs的縮合反應，首次成功合成了具有tbo拓撲的COF。得到的COF既在立方PM`3空間群中結晶，又采用非互穿的開放骨架，其中每個三體連接體連接三個方形單元，形成一個截斷的Td-八面體，并占據截斷的八面體的交替三角面。
2）由于存在兩種不同類型的光氧化還原活性部分，因此兩個COF有望用于芳基硼酸的氧化羥基化和三氟甲基芳烴與烯烴的還原性脫氟烷基化的高效多相光催化劑。
這一發現將為研究tbo-COFs作為一種通過構筑塊的擴展和功能化的新型多功能材料工程平臺的潛力提供動力。
Xing Kang, et al, Reticular Synthesis of tbo Topology Covalent Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI：10.1021/jacs.0c06605
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06605
4. JACS：超分子誘導的線粒體聚集和融合
線粒體裂變通常與氧化應激相關疾病的發展有關，因為線粒體的碎裂破壞了它們的膜，促進了活性氧的產生，并促進了細胞凋亡。因此，線粒體聚集和融合的誘導可能會逆轉這種醫學狀況。近日，澳門大學Ruibing Wang等報道了誘導線粒體聚集和融合的超分子策略。
本文要點：
1）作者設計了三苯基膦鎓（TPP）和金剛烷（ADA）雙重標記的聚乙二醇（PEG）系統，即TPP-PEG-ADA，旨在靶向線粒體并利用ADA功能化其表面。
2）然后，作者在葫蘆絲[7]尿素（CB [7]）上接枝透明質酸（HA）（CB[7]-HA），通過CB[7]-HA上的CB [7]和位于線粒體表面的ADA之間強烈的主客體相互作用，誘導線粒體超分子聚集和融合。
3）作為原理證明，化學應激的SH-SY5Y細胞和斑馬魚神經元分別通過這種超分子線粒體融合策略在體外和體內得到了有效保護。
該工作不僅可以從根本上控制線粒體的動力學，而且可以滿足治療與線粒體裂變和分裂相關的疾病的醫學需求。
Chen Sun, et al. Supramolecular Induction of Mitochondrial Aggregation and Fusion. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c06783
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06783
5. JACS: Ni催化胺基酰氯烯烴在烷基碘化物作用中成環構建吡咯烷酮
華東理工大學曲景平、陳宜峰等報道了Ni催化3-丁烯基氨基甲酰氯、一級烷基碘化物之間的還原交叉偶聯反應，以高兼容性、高ee值制備手性α-烷基吡咯烷酮。該方法中通過引入一種手性8-喹啉咪唑啉（Quinim），對反應中保持對映體選擇性，保證對烯烴還原成環反應合成非芳香族雜環物種。
本文要點：
1）反應優化。通過芐基、正丁烯基修飾的氨基甲酰氯（1a）、C7H15I（2a）作為反應物，在Ni(cod)2和對應手性8-喹啉咪唑啉配體（L8）作為催化體系中，在DMF中反應，實現了92 %的反應收率和97:3的手性選擇性。
2）反應機理。Ni0L對胺基酰氯分子中的酰氯官能團進行氧化加成反應，插入到酰氯的C-Cl鍵中并生成NiII的B中間體，隨后通過分子內插入得到烷基Ni中間體C。中間體C在Mn0的還原作用中，NiII中間體還原為NiI中間體D。隨后D對碘化烷進行單電子轉移SET反應，得到烷基自由基，并將NiI中間體氧化為E，并烷基加成到Ni上得到NiIII中間體F。最后通過還原消除過程得到產物3。
Xianqing Wu, et al. Quinim: a New Ligand Scaffold Enabled Nickel-Catalyzed Enantioselective Synthesis of α-Alkylated γ-Lactam, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c07126
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07126
6. JACS綜述：空氣-水界面處的光誘導氧化反應
水界面上的化學是一個引人入勝的研究領域。水的表面和水與空氣或疏水介質之間的界面具有獨特性質的不對稱環境，這些環境在化學和光化學過程中會產生意想不到的溶劑化效應。事實上，界面反應的特征與體相反應的特征往往截然不同。
有鑒于此，西班牙國家研究委員會Josep M. Anglada，法國洛林大學Manuel F. Ruiz-Ló-pez綜述了水界面上的光致氧化反應上，這些反應近年來引起了人們極大的關注，在許多化學領域都有應用，包括大氣和環境化學、生物學、電化學和太陽能轉換。
本文要點：
1）作者首先概述了光化學產生羥基自由基的一系列過程。這些OH前體包括活性氧物種、活性氮物種和二氧化硫。
2）其次，作者總結了直接或通過光敏化的涉及有機物種光氧化的過程。并列舉了基于丙酮酸和脂肪酸的光化學，以說明這種化學反應的復雜性和多功能性。
3）作者最后總結了可用來揭示水界面光致氧化反應的動力學和熱力學的物理化學因素，并分析了未來研究中需要解決的許多挑戰。
Josep M. Anglada, et al, Photoinduced oxidation reactions at the air–water interface., J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c06858
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06858
7. JACS：用于NH3-SCR的Cu-CHA催化劑中氧橋聯二氨基雙銅（II）配合物的結構和反應性
在銅離子交換的菱沸石（Cu-CHA）催化劑上，NH3介導的NOx選擇性催化還原（NH3-SCR）反應是柴油車輛NOx減排技術的基礎。該反應的關鍵步驟是氧氣的活化。在低溫NH3-SCR的條件下，氧僅與CuI離子反應，這些CuI離子以移動的CuI二胺絡合物[CuI(NH3)2]+的形式存在。
有鑒于此，為了確定這些CuI二胺配合物在200 ℃下與氧氣氧化生成的物種的結構和反應活性，意大利都靈大學Gloria Berlier，Chiara Negri報道了使用Si/Al比為15和2.6 wt%Cu的Cu-CHA催化劑，通過X射線吸收光譜（XANES和EXAFS）和漫反射紫外-可見光譜（UV-Vis）表征技術，在密度泛函計算和先進的EXAFS小波變換分析結果的支持下，研究了這一反應。
本文要點：
1）研究結果直接揭示了占Cu總含量80%-90%的具有側向μ-η2，η2-過氧二氨基二銅（II）結構的[Cu2(NH3)4O2]2+配合物的形成。
2）[Cu2(NH3)4O2]2+在NO和NH3的混合物中于200 ℃完全還原為[CuI(NH3)2]+。還形成了一些N2，突出了二聚配合物在低溫NH3-SCR反應中的作用。[Cu2(NH3)4O2]2+配合物與NH3的反應可導致部分還原Cu，而不會形成N2。在N2的作用下，[Cu2(NH3)4O2]2+與NO的反應幾乎完全還原為CuI。這表明低溫NH3-SCR反應是通過這些配合物與NO的反應而進行。
Chiara Negri, et al, Structure and reactivity of oxygen-bridged diamino dicopper (II) complexes in Cu-CHA catalyst for NH3-SCR, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI：10.1021/jacs.0c06270
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06270
8. JACS：具有增強的分子間π-核相互作用的非富勒烯受體，用于高性能有機太陽能電池
有機光伏（OPVs）具有成為下一代清潔能源的巨大潛力。非富勒烯受體(NFAs)由于其高度可調諧的化學物理性質和延伸到近紅外（NTR）區域的強光學吸收，是一種很有前途的有機聚合物吸收劑。但是，由于NFAs獨特的結構構象導致兩個系統之間的堆積模式不同，使得大多數NFAs的電荷載流子遷移率低于富勒烯。因此，揭示噻二唑衍生的非富勒烯受體（NFAs）的分子結構和自組裝對于闡明其非凡的電荷產生和傳輸特性的起源對于實現器件的高功率轉換效率（PCE）具有重要意義。
近日，香港城市大學Alex K.-Y. Jen，朱宗龍教授報道了對Y6和硒取代的CH1007進行了深入的比較研究，以闡明由π擴展的噻二唑衍生的高效NFAs的結構與性能的關系。
本文要點：
1）研究人員精心設計了一條合成路線。以2-(噻吩-3-基硒酰基)乙酸乙酯(1)為原料，合成了關鍵中間體6-十一烷基硒苯并[3，2-b]噻吩(4)，并將其作為新型構筑塊合成了π-核BOBSP。然后將其甲酰化并與末端基團縮合，得到CH1007。
2）晶體學研究表明，由于苯并[2,1,3]噻二唑（BT）部分之間的S-N相互作用，Y6和CH1007具有非常獨特的π-核相互作用，這有助于進一步發展分子堆積來構建3D網絡，以確保其優異的電荷傳輸性能。
3）在不影響電荷傳輸特性的情況下，硒的摻入還導致CH1007的紅移吸收，使PM6：CH1007：PC71BM器件的Jsc達到27.48 mA/cm2，PCE達到17.08%。
這項研究為NFAs的未來設計提供了方向。
Francis Lin, et al, A Non-Fullerene Acceptor with Enhanced Intermolecular π-Core Interaction for High-Performance Organic Solar Cells, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c07083
https://doi.org/10.1021/jacs.0c07083
9. JACS: 低旋轉位阻的軸手性芳基物種合成
由于具有特別的重要性，阻轉異構選擇性合成軸手性分子受到廣泛關注。但是不對稱合成軸手性苯乙烯或乙烯基芳烴仍未得到深入開發，這是由于其中的阻轉效應較弱，構象穩定性較低導致。因此開發強有力的阻轉異構合成方法具有較廣泛和深入的意義。有鑒于此，江蘇師范大學石楓、譚偉等報道了對羥吲哚基軸手性苯乙烯合成，該合成方法學中通過化學動力學拆分過程，實現了兩種羥吲哚基軸手性苯乙烯基衍生物的合成，并且對映選擇性達到94:6 dr，對映選擇性達到98 % ee。該方法為合成軸手性物種提供方法，同時為合成含有兼具軸手性/中心手性的雙酰胺衍生物提供方法。更加重要的一點在于，本方法為阻轉異構合成增添了新的種類。
本文要點：
1）反應優化。將羥吲哚基苯乙烯（1a）、吖內酯（2a）作為反應物，10 mol % 軸手性磷酸作為催化劑，在0 ℃ DCM中反應，并加入3 ? 分子篩。考察手性磷酸催化劑的結構進行反應產率和選擇性的優化，發現當手性磷酸催化劑上修飾不同的官能團，對不同底物能夠實現改善的手性選擇性和更高的產率。
2）反應機理。在羥吲哚基苯乙烯中的胺基對吖內酯進行親核進攻的過程中能夠進行開環反應，同時軸手性磷酸能夠與兩種反應物之間同時形成氫鍵，并導致中間體的立體結構有一定能量區別，導致反應產生手性選擇性。當中間體具有合適的立體結構，反應的速率更快，并導致較好的手性選擇性。此外，該反應需要在溫和條件中進行，才能夠與較低的旋轉能壘、構象穩定性配合。
Chun Ma, et al. Atroposelective Access to Oxindole-Based Axially Chiral Styrenes via the Strategy of Catalytic Kinetic Resolution, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c00208
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00208
10. JACS: 歧化反應首次合成單核Mo(V)4d1結構
馬克斯·普朗克煤炭研究所Frank Neese, Alois Fürstner等通過對[MoCl4(THF)2]使用MOtBu (M= Na, Li)處理后，未發生簡單的易位配體交換反應，而是經過歧化反應生成雙核配合物[(tBuO)3Mo-Mo(OtBu)3]（Mo(III)）、順磁性[Mo(OtBu)5](Mo(V))。該五配位物種是首例報道的單核均配全氧鍵4d1結構Mo(Ⅴ)（非含氧簇合物），并且其中關鍵 Mo=O官能團具有較大挑戰性。
本文要點：
1）作者通過X射線衍射、UV/VIS、MCD、IR、ESR、NMR、量子化學計算等實驗/計算方法結合，對[Mo(OtBu)5]進行詳細研究。研究結果說明結構中的Jahn-Teller畸變并會進行Berry 假旋轉（pseudorotation）。醇鹽配體為歧化反應能夠方便的得到[Mo(OtBu)5]。該過程得到晶化結構，其中新形成的Mo(Ⅲ)、Mo(Ⅴ)得以分布在相同結構單元中。
2）Mo(Ⅴ)通常是氧簇物種，該類結構能夠通過奪取含氧底物（酯、氧化膦、亞砜、醇等）中的氧形成。在Mo(Ⅴ)-醇氧物種通過消除部分配體，得到含[Mo=O]結構的物種中，該過程展現Mo(Ⅳ)在溫和條件中進行歧化反應，在溫和條件中實現了之前難以得到的Mo物種。
Julius Hillenbrand, et al. Isolation of a Homoleptic Non-Oxo Mo(V) Alkoxide Complex: Synthesis, Structure and Electronic Properties of Penta-tert-Butoxymolybdenum, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c07073
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07073
11. AM：行星球磨和主-客相互作用用于超快速自愈和可回收超分子材料
基于共價鍵形式的主客體相互作用可以使高分子材料具有可逆性，使其具有韌性和柔韌性，是延長高分子材料壽命的一條很有前途的途徑。近日，日本大阪大學Yoshinori Takashima，Akira Harada，日本山形大學Go Matsuba報道了通過行星球磨將主體聚合物和客體聚合物混合，制備了環糊精和金剛烷超分子材料。
本文要點：
1）結果表明，球磨法制備的超分子材料的韌性比傳統的澆鑄法制備的超分子材料提高2~5倍左右。同時，材料在重復球磨處理過程中可以保持其機械性能。此外，制備的超分子材料還可用作自修復的塊狀材料和涂料，并且保留了基材的透明性。而破裂的材料碎片可以在10分鐘內重新粘附。研究人員利用，動態力學分析，熱性能測量，小角度X射線散射和顯微鏡觀察等詳細揭示了這些行為。
2）研究發現，在60 ℃的溫度下，涂層上形成的破損可以在幾秒鐘內消失，具有超快速自愈性，同時，由于其良好的機械性能，涂層具有抗刮擦性。因此，球磨法將主體聚合物和客體聚合物在納米級混合，可以實現自愈合和循環利用的特性。
Junsu Park, et al, Extremely Rapid Self-Healable and Recyclable Supramolecular Materials through Planetary Ball Milling and Host–Guest Interactions, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002008
https://doi.org/10.1002/adma.202002008
12. AM：多孔聚合物材料中的耦合壓電介電過程增強發電和調控存儲
生物系統和人工設備可將無處不在的低頻和微弱的機械刺激轉化為電能，以實現重要功能。但是，人們仍然缺乏對聚合人工材料中耦合壓電介電現象的能量轉換，增強和保存過程的深入了解。近日，中國地質大學（北京）Yihe Zhang，Qi An，Wangshu Tong等結合實驗和模擬方法，對復合聚合物薄膜中通過耦合壓電介電現象來實現能量轉換和保存過程進行了合理化。
本文要點：
1）作者闡明了跨膜電壓的強度以及能量產生和保存過程的動力學。研究表明，復合膜由低于滲透閾值的導電填料組成，可有效地將低頻機械刺激轉換為保留的電能。
2）有趣的是，工程化成多孔膜的膜結構具有打破復雜的高壓的能力，并表現出低保存期的關系；它可以同時提供高電場強度，高感應速度和較長的保存期限。
3）該模型不僅得到實驗的支持，而且與其它報道的壓電介電膜的發電和保存特性一致。系統的理解該過程可以促進和啟發新設備的設計，以更好地解決現代社會面臨的能源，環境和生物醫學挑戰。
Wangshu Tong, et al. Enhanced Electricity Generation and Tunable Preservation in Porous Polymeric Materials via Coupled Piezoelectric and Dielectric Processes. Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.202003087
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202003087
