颠覆传统 全新化学反应率先破坏最强化学键

一种全新化学反应完全颠覆了传统反应中先破坏最弱化学键的模式，而先朝最强的化学键“开刀”，并可以在化学合成中形成全新的中间体。这一颠覆传统的化学反应模式证明，化学家们完全可以开创性地获得常规方法无法企及的一些化合物。相关论文发表在《美国化学协会杂志》上。

美国普林斯顿大学的研究人员选用催化剂对系统，通过两种催化剂的协同作用，首先断开了质子偶合电子转移反应(PCET)中分子内的最强化学键：氮—氢键(N-H)。许多重要的生物系统比如光合作用系统和呼吸系统，都是利用PCET来破坏化学强键。由于现在还无法得知PCET中都有哪些催化剂，这一原理在合成新分子中还没有得到推广。

据物理学家组织网报道，研究人员选用了一个简单的数学公式，这个公式能帮他们精确算出任何一对催化剂协同作用时断开的最强化学键强度，他们将其命名为“有效键强值”。

研究人员在实验室验证了这一公式的高效：有效键强值与反应效率之间存在严重相关性。当有效键强值比氮—氢键强度值高或者低时，中间体产量会很低;而当这两个数值相同时，就会获得非常高的中间体产量。

论文主要作者吉尔伯特·蔡成功找到了这对神奇的催化剂系统，并深入研究了这一催化剂对的作用机理。他发现，其中的催化剂磷酸二丁酯最先启动化学反应，它能将氮—氢键中的氢原子不断拉开，让氮—氢键越来越长，从而逐渐变弱;另一种催化剂金属铱复合物靶向作用弱化后的氮—氢键，从化学键的电子对中“拽”走一个电子，将化学键从中间切断。

氮—氢键断开后，获得的氮中间体非常活跃，可与碳结合形成碳—氮键，产生结构更复杂的化学产物。新研究在没有发现PCET催化剂真面目的情况下，提供了研发全新化学反应的平台，甚至能开创更大的价值。

领导这一研究的化学副教授罗伯特·劳勒斯表示，这一理念将开启全新的化学领域。