1.云南大學JACS：Ni催化立體選擇性硼化/糖苷化串聯
立體化學純的糖分子在材料科學和有機合成領域都非常重要，但是如何開發一種簡單方便立體選擇性的糖基化反應制備α-糖苷和β-糖苷仍是個巨大挑戰。目前的相關研究主要關注于碳水化合物的C1位點修飾以及糖基自由基的轉化。
有鑒于此，云南大學錢德云研究員等報道原位生成糖苷-Ni物種隨后進行一鍋硼基化和糖苷化的串聯反應，從而實現了Ni催化碳硼化反應。
本文要點
1）這項工作發展了模塊化多功能糖苷化反應，能夠在糖化合物立體中心位點引入C-C化學鍵和C-B化學鍵，這個領域以往未曾得到廣泛研究。
2）通過相關實驗和理論計算研究發現環內的O原子和C3官能團在立體控制立體選擇性的過程中起到重要作用。因此得到一系列修飾C-R（R=烷基、芳基、烯基）和硼基的2-脫氧化的糖苷，這個反應方法具有優異的立體選擇性控制和優異的官能團容忍。
通過天然產物化合物以及市售藥物化合物的后期官能團化轉化，展示了該反應方法能夠合成多種多樣的不常見糖化合物、生物活性綴合物、前蛋白、酚醇和曲霉菌肽A的關鍵中間體。
參考文獻
Xiaomei Wu, Shijia Li, Liqin Chen, Siwei Ma, Bin Ma, Lijuan Song, and Deyun Qian*, Stereoselective Construction of Multifunctional C-Glycosides Enabled by Nickel-Catalyzed Tandem Borylation/Glycosylation, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c05485
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05485
2.華南師范JACS：合成超大尺寸Mo POM光催化C-C偶聯
構筑高核數無機籠對于理解分子的生長以及研究結構-性質關系非常重要，但是如何進行此類研究仍具有非常大的挑戰和困難。
有鑒于此，華南師范大學蘭亞乾教授、劉江教授等報道原位生長方法基于Mo240合成一系列巨大的空心POM十二面體鉬酸鹽籠，Mo250, Mo260-I, Mo260-E。
本文要點
1）合成的巨大POM籠的成核過程有兩個路線，分別在內表面和外表面能夠生成10個和20個Mo，當在內表面和外表面都生長10Mo得到Mo260-E。
2）這個研究首次能夠通過內部和外部成核生長方式得到巨大的空心POM籠。由于生成的規則結構和特點，其具有不同的光吸收性質，氧化性質，氫原子轉移效應，從而能夠將烷烴和氮雜環芳烴之間進行光催化偶聯。Mo240和 Mo260-E。具有更好的光催化活性，1 h內的偶聯產物達到92 %。
參考文獻
Jiao-Min Lin, Zhi-Bin Mei, Chenxing Guo, Jun-Rong Li, Yi Kuang, Jing-Wen Shi, Jing-Jing Liu, Xiaopeng Li, Shun-Li Li, Jiang Liu*, and Ya-Qian Lan*, Synthesis of Isotypic Giant Polymolybdate Cages for Efficient Photocatalytic C–C Coupling Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c08043
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08043
3.JACS：Cu催化胺硼烷對酰胺烷基化
酰胺的烷基化反應是有機合成領域的重要過程，但是由于酰胺的親核性較低，因此通常酰胺與烷基親電試劑之間的偶聯面臨困難。人們通常需要需要合成胺，并且隨后特定的偶聯試劑將胺轉化為酰胺。
有鑒于此，亞琛工業大學Daniele Leonori等報道通過胺硼烷化合物和Cu催化劑，在氧化性反應條件解決了酰胺和烷基偶聯反應的挑戰。
本文要點
1）雖然硼氫試劑是常用的離子還原劑，但是硼氫化合物轉化為結合胺的硼自由基導致反應性轉變為鹵原子轉移。
2）這個反應通過Cu催化反應的方式將烷基鹵化物轉化為烷基自由基用于酰胺的官能團化轉化。該反應過程能夠使用惰性烷基碘和烷基溴對酰胺進行N-烷基化轉化，而且能夠對結構復雜的酰胺化合物和含鹵藥物化合物進行后期官能團轉化。
反應情況：以烷基碘化物/溴化物和酰胺作為反應物，加入1.5倍量Me3N-BH3，3倍量cumylO2 TES，5 mol % (Bphen)Cu(OAc)作為催化劑，在室溫或者50 ℃的乙酸乙酯溶劑中進行反應12 h。
參考文獻
Zhenhua Zhang, Lorenzo Poletti, and Daniele Leonori*, A Radical Strategy for the Alkylation of Amides with Alkyl Halides by Merging Boryl Radical-Mediated Halogen-Atom Transfer and Copper Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c05487
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05487
4.劍橋大學Angew：氮化碳構筑半生物光催化合成體系
通過將微生物催化和光催化體系結合構筑的半生物光合成體系是具有前景的能夠將CO2轉化為燃料或化學品的技術。但是通常微生物的光生電子轉移效率非常低，這導致CO2的利用率太低，而且限制了生物復合體系的催化活性。
有鑒于此，劍橋大學Erwin Reisner等報道生物工程策略解決電子抽取動力學緩慢的問題。
本文要點
1）將巴氏甲烷八疊球菌M. barkeri（Methanosarcina barkeri）、微生物膜KN400、富含多血紅素c型細胞色素的適應菌株（c-Cyts）、具有增強胞外電子轉移能力的c-Cyts聚合形成的導電蛋白質絲（e-PFs）。
2）將這種M. barkeri-KN400與光敏劑（氮化碳）共同培養集成，表明活體KN400產生的c-Cyts和e-PF能夠能夠高效率的將氮化碳產生的光生電子轉移到M. barkeri進行生產甲烷，而且這個體系表現長期穩定性和選擇性。
這種由兩個微生物之間通過電子轉移的協同作用以及使用光敏劑組裝為半生物光催化劑體系為光催化構筑生物體系進行可持續化學合成提供幫助。
參考文獻
Shafeer Kalathil, Motiar Rahaman, Erwin Lam, Teresa L. Augustin, Heather F. Greer, Erwin Reisner, Solar-driven Methanogenesis through Microbial Ecosystem Engineering on Carbon Nitride, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202409192
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409192
5.Angew：Cu電極在硝酸鹽溶劑的高倍率反應機理
弗勞恩霍夫太陽能系統研究所ISE Leonie Jakob等報道通過極化曲線電化學方法研究Cu在硝酸鹽電解液內的電化學溶解過程，并且通過改變電解液流速、電解液的電阻、陽極結構、反應溫度等方式測試不同條件下的Cu溶解。
本文要點
1）這項研究了在限制電流之后，高電壓條件電流的重新提高的現象。研究提出了機理從水合轉變為“溶劑-硝酸化”，這種變化導致電化學雙層結構內需要更多電位衰減。
2）通過研究硝酸鹽電解液中的Cu電化學極化曲線，發現一些不常見的特點。首先在電壓較低的區間，電流線性增加，這個過程主要與電解液電阻有關。在中等電壓區間內發現比較寬的電流平臺，這個電流平臺是因為水分子向陽極表面擴散受到局限導致，這與溶解金屬發生絡合有關，并且導致產生比較大的擴散過電勢；在比較高的電壓區間，克服了傳質的限制，因此大部分額外的電勢降低消失。
這種電化學行為同樣存在于Ag金屬電極，但是Fe電極不存在這個現象。作者推測形成致密穩定的表面薄膜是發生這種機理改變的前體。Fe金屬具有非常好的產氧，因此影響表面薄膜的形成。
參考文獻
Leonie Jakob, Jonas Bartsch, Ingo Krossing, Reaction Mechanisms of High‐Rate Copper Electrochemical Machining in Nitrate Electrolytes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202412876
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202412876
6.Nature Commun：Pd簇/In-ZSM-5催化丙烷脫氫制丙烯
由于復雜的合成過程，而且高溫反應過程中活性位點容易團聚，因此設計高活性且穩定的催化位點具有非常大的困難。
有鑒于此，哥倫比亞大學陳經廣（Jingguang G. Chen）院士、布魯克海文國家實驗室Ping Liu等報道兩步合成法，將Pt團簇限域修飾在In-ZSM-5分子篩內。原位表征結果說明In分布在ZSM-5的骨架外，以In+形式存在，Pt團簇能夠穩定在In-ZSM-5內部。
本文要點
1）得到的Pt簇限域In-ZSM-5分子篩催化劑具有優異的丙烷轉化性能，丙烯選擇性，催化劑穩定性，性能超過了Pt，In，PtIn合金。
2）In+引入ZSM-5分子篩能夠中和Br?nsted酸性位點，從而避免副反應的發生，而且In+能夠調節Pt簇的電子結構，從而有助于丙烷活化和丙烯產物脫附。這種貴金屬團簇和金屬陽離子交換分子篩結合的策略有助于發展穩定的異相催化劑。
參考文獻
Yuan, Y., Huang, E., Hwang, S. et al. Confining platinum clusters in indium-modified ZSM-5 zeolite to promote propane dehydrogenation. Nat Commun 15, 6529 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50709-y
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50709-y
7.Nature Commun：自動化合成表征加快發現鈣鈦礦材料
加快發展鈣鈦礦固溶體并且開發符合可持續發展的制備技術是解決無線通訊和生物傳感器的關鍵。但是，由于鈣鈦礦材料的化學成分分布非常廣泛，而且鈣鈦礦的性質與晶體結構等密切相關，而且煅燒鈣鈦礦材料需要耗費大量時間。
有鑒于此，倫敦瑪麗女王大學郝陽教授等報道發展了自動化材料發現方法，這種自動化技術使用機器學習技術和材料篩選、機器人合成、高通量表征等方法克服了鈣鈦礦固溶體材料的發展和合成面臨的挑戰。
本文要點
1）這種鈣鈦礦材料發現平臺具有快速煅燒和介電分析的能力，簡化了鈣鈦礦材料的表征以及發現無序材料。作者驗證了這個體系的運行，其能夠在幾分鐘之內完成材料的處理，這與傳統方法動輒需要數小時或者數天形成鮮明的對比。
2）首先驗證了已知樣品，隨后合成了含Ba的單一晶相固溶體材料，比如BaxSr1-xCeO3，隨后使用機器學習技術驗證材料。
參考文獻
Omidvar, M., Zhang, H., Ihalage, A.A. et al. Accelerated discovery of perovskite solid solutions through automated materials synthesis and characterization. Nat Commun 15, 6554 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50884-y
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50884-y
8.Nature Commun：用于高溫儲能電容器的超電介質
介電電容器因其高功率密度和超快速充電/放電能力而成為電子系統所急需的材料。然而，目前的介電電容器存在嚴重的熱不穩定性，高溫下儲能性能急劇下降。
在此，西安交通大學劉明，馬春蕊，武漢理工大學沈忠慧等人報道了在相場模擬的指導下，構思并制備了以 HfO2 為第二相的自組裝超介電納米結構，該結構位于 BaHf0.17Ti0.83O3 弛豫鐵電基質中。
文章要點
1）超介電結構不僅可以有效提高擊穿強度，而且由于增強的弛豫行為和顯著降低的傳導損耗，可以將工作溫度擴大到 400 °C。
2）超介電薄膜電容器的儲能密度可達到85 J/cm3，在 25 °C 至 400 °C 的溫度范圍內能量效率超過 81%。
這項工作展示了在高溫電力系統中具有潛在應用的電容器的制造，并提供了通過超介電策略設計先進靜電電容器的策略。
參考文獻
Lu, R., Wang, J., Duan, T. et al. Metadielectrics for high-temperature energy storage capacitors. Nat Commun 15, 6596 (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-50832-w
https://doi.org/10.1038/s41467-024-50832-w
