南开大学朱守非团队揭示铁催化中的“蝴蝶效应”： 一个甲基之差，何以改变反应路径？

本文报道了南开大学朱守非团队在铁催化领域的重要发现。研究背景方面，在酶催化中，远离活性中心的微小氨基酸突变即可显著改变反应路径，即“蝴蝶效应”，而小分子催化剂通常需要大幅改造配体或更换金属中心才能实现类似的选择性切换。研究目的在于探索开壳层铁催化剂是否能像酶一样，通过微小配体扰动引发反应路径的完全反转。研究结论表明，通过仅将二亚胺吡啶（PDI）配体亚胺碳位的甲基取代变为氢取代（分子量仅改变6%），即可使同一组脂肪族端炔与二烷基锌试剂的反应在两条不同路径间完全分流：分别生成二聚/氢锌化产物和二聚/碳锌化产物，构建两类结构不同的多取代1,3-二烯基锌试剂。机理研究揭示了铁催化剂中密集分布的多自旋态势能面能放大微小空间与能量扰动，是“蝴蝶效应”的本质。该方法具有良好的底物适用范围和官能团兼容性，为多取代共轭二烯的多样性合成提供了新平台。