让它发挥作用：钴催化中的有机金属过程

让它发挥作用：钴催化中的有机金属过程

当合成化学家和有机化学家必须为大多数实验室运行的反应失败做好准备时，可能很难找到成功。但是我们是否过于痴迷于跟踪成功结果，所以错过了在所谓的失败中发现的关键知识块？这正是一位现代化学家的想法。

Monica Perez-Temprano 博士支持测试失败，认为它们在任何调查中都是最重要的。她对意想不到的事情感到高兴，作为她在西班牙塔拉戈纳的 ICIQ（Institut Català d'Investigació Química / 加泰罗尼亚化学研究所）的团队负责人，她鼓励她的员工始终保持开放的心态。“我特别想被告知那些不起作用的反应。如果你只达到预期的结果，你学到的东西很少。提供更多信息的是失败的反应。”

该团队致力于使用第一排金属了解过渡金属催化中的相关有机金属过程，特别是 CH 功能化。他们正在追求关于众所周知的反应性的关键机械信息，以及他们将 U3D 目标称为理解、发现、设计和开发新颖和更有效的过渡金属催化反应的目标。最初的概念是捕获关键的反应性反应中间体，并将它们用作知识构建块 (KBB)，以简化化学转化的设计和开发。

由 Monica Perez-Temprano 博士创建的图形
可用：https://www.iciq.org/research/research_group/dr-monica-h-perez-temprano/section/research_overview/。[2021 年 11 月 26 日访问]。

催化的现实

作为概念验证，该团队已针对基准反应来解开发现并进行进一步探索。通过利用收集到的关于钴催化 CH 官能化反应的基础知识，他们通过在这些过程中使用全氟醇作为添加剂缩短了反应时间、减少了催化剂负载或发现了有益效果。其他探索发现，某些用作反应预催化剂的中间体具有局部转化的潜力。

Perez-Temprano 博士的工作与行业的长期愿望一致，即寻找基于贵金属（如钯）的催化剂的稳健替代品。随着金属在污染控制设备中的广泛使用，世界短缺已将其价值推至创纪录水平：自 2016 年以来上涨了六倍多，现在这种金属的价值超过了黄金。然而，钯作为催化剂的多功能性和适用性使其与更可持续和可用的替代品区分开来，因此这里存在寻找替代品的挑战。
在过去的几十年中，化学界发现基于钴、镍或锰的催化剂在 CC 和 C-杂原子键形成反应中显示出前景。对于 Pérez-Temprano 博士来说，钴具有特殊的“类似变色龙”的特性：根据金属中心的环境，它可以表现为钯 (Pd) 或铑，或者类似于具有成本效益的替代金属，如铁。

观察钴目前的合成限制表明：在配体辅助的 CH 功能化过程中，只有三个转化涉及使用亲核试剂。这是一个意想不到的结果，考虑到亲核试剂是 Pd 交叉偶联反应中最普遍的伙伴之一。在他们最近的工作中，该团队揭示了在使用亲核伙伴时，碳硫键形成反应中的高价钴 (IV) 中间体如何以中间方式起作用。希望这些发现将促使其他研究小组进一步探索用于合成目的的高价钴化学，作为贵金属的替代品。

在寻找隐藏的

目前，很少有人从事试图使不成功的反应起作用的领域。考虑到大量可用的相关测试数据时，值得重新考虑的事情。对“失败”的了解使 Perez-Temprano 博士有可能从机械的角度走得更远。这使他们能够修改和定义含有不同导向基团的溶剂或起始材料，并从那里使它们与一系列不同的偶联配偶体发生反应。

有时发现是并行进行的，在催化和交叉结果的同时完成机理研究以寻找意义。结果表明，从机械的角度来看可能起作用的东西在催化中不起作用，反之亦然。因此，鉴于这些小组在机理研究方面的知识，他们在不同的反应条件下使用了他们的反应中间体 (KBB) 库，从而开发了强大的工具来解码与催化相关的化学转化。团队中广泛的经验使他们能够考虑每一个结果，包括最初可能看起来微不足道的结果。

并行工作，机理研究预测结果，并且催化使搜索相同信号并监测反应步骤的动力学顺序成为可能。团队知道他们并非总是能看到一切，但经验告诉他们，某些东西看不到并不意味着它不存在。

该团队的长期目标之一是充分了解这种情况下的添加剂。这是 Perez-Temprano 博士认为科学目前没有给予足够重视的一个问题领域。“当你去除催化循环中没有出现的东西，而反应不起作用时，你应该思考一下。如果你在这里做出错误的解释，你就完全误导了你自己的结论，并提出以某种方式发生的事情，而事实并非如此。”

对于 Perez-Temprano 博士来说，化学界现在太急于发表只揭示成功结果的论文。这些失败确实告诉了我们一些事情，揭示了方法的局限性以及机制为什么不起作用。不成功的结果应该是调查的开始，而不是作为脚注埋葬。

Monica 可以在社交媒体上联系到，您可以在
LinkedIn上找到她https://www.linkedin.com/in/monica-h-perez-temprano-3659ab3b/
小组网站是https://www.iciq.org/ research/research_group/dr-monica-h-perez-temprano/
在 Twitter 上，该组是@Perez_Temprano