一個(gè)多世紀(jì)以來，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予給有機(jī)合成方法學(xué)一共有7次。這7次獲獎(jiǎng)都是有關(guān)構(gòu)筑碳-碳鍵的合成方法學(xué)，其中不對(duì)稱反應(yīng)涉及到兩次。這并不奇怪，因?yàn)橛袡C(jī)合成的實(shí)質(zhì)就是如何高效、簡易、原子經(jīng)濟(jì)性地將碳原子有序連接到一起。然而，構(gòu)成生命體的碳是相對(duì)惰性的，碳原子彼此間并不容易反應(yīng)，將碳鏈連接在一起是一件非常困難的事情。最初，有機(jī)化學(xué)家使用的鏈接碳原子的方法大多是基于預(yù)先令碳更具活性的技術(shù)。這些方法在制造簡單分子時(shí)頗為高效，但當(dāng)合成更復(fù)雜的生物活性分子時(shí)，往往效果并不理想。

圖1 理查德·赫克（左），根岸英一（中），鈴木章（右）

過去的半個(gè)世紀(jì)里，金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)已成為構(gòu)建碳-碳鍵的最重要和最普遍的方法之一，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子工業(yè)和先進(jìn)材料研究等領(lǐng)域。2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了該領(lǐng)域具有杰出貢獻(xiàn)的三位化學(xué)家理查德·?？?、根岸英一和鈴木章，獲獎(jiǎng)理由是“有機(jī)合成中鈀催化交叉偶聯(lián)”研究，表彰他們?cè)陂_發(fā)利用鈀催化制備碳-碳鍵化合物方面的貢獻(xiàn)。

他們研究的鈀催化偶聯(lián)反應(yīng)以及受他們的啟發(fā)而發(fā)展起來的許多類似的化學(xué)反應(yīng)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了學(xué)術(shù)以及工業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。但是在此類反應(yīng)中絕大部分是使用貴金屬鈀催化劑。有趣的是，在過去的20年里開始出現(xiàn)了鎳催化的偶聯(lián)反應(yīng)。與昂貴的鈀催化劑相比，鎳催化劑具有相對(duì)廉價(jià)、含量豐富的優(yōu)勢(shì)，又因其具有特殊的催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)的活性，對(duì)于鈀催化條件下活性較低的親電試劑參與的交叉偶聯(lián)反應(yīng)來說，鎳催化劑表現(xiàn)出了獨(dú)特的催化活性。

我們自然而然會(huì)問：為什么是鎳？是什么原因讓這種金屬成為上述反應(yīng)的最佳催化劑？

圖2 鎳元素的基本參數(shù)

鎳是28號(hào)元素，屬于第Ⅷ族，氧化價(jià)態(tài)能夠大幅變化，在主要化合物中常見+2價(jià)、+3價(jià)及+4價(jià)鎳。鎳還具有很好的耐腐蝕性和可塑性，因此主要用于各種鋼鐵、鎳基合金等軍工制造業(yè)，民用機(jī)械制造業(yè)和電鍍及電池工業(yè)等1,2。除此之外，還能成為許多化學(xué)反應(yīng)不可或缺的催化劑。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，能夠具有如此催化性能，是因?yàn)樽鳛閐區(qū)過渡金屬之一，鎳與碳原子成鍵的能力歸功于鎳本身較小的原子半徑、相對(duì)較正電性以及鎳靈活多變的價(jià)態(tài)，可以組成多樣的幾何構(gòu)型，以及形成包括有機(jī)金屬鍵在內(nèi)的多種不同的化學(xué)鍵。此外，更容易進(jìn)行的鎳碳鍵旋轉(zhuǎn)避免了β-H消除副反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

1.從錢幣到電池 新能源化學(xué)元素巡禮：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/496902989

2.不一樣的元素故事: 鎳，關(guān)乎存亡｜《自然-化學(xué)》專欄

https://zhuanlan.zhihu.com/p/67625391

導(dǎo)師簡介

李強(qiáng)，博士，講師，碩士生導(dǎo)師。2016年在湖南大學(xué)獲理學(xué)博士學(xué)位，同年進(jìn)入聊城大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院工作。2021年破格聘任為碩士研究生導(dǎo)師。目前主要從事惰性化學(xué)鍵和小分子選擇性活化與重組，磷手性中心構(gòu)建與轉(zhuǎn)化研究。以第一或者通訊作者在Org. Lett., Org. Chem. Front., J. Org. Chem., Org. Biomol. Chem.等有機(jī)化學(xué)主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文十余篇，主持山東省自然科學(xué)基金，國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目各一項(xiàng)。
招生專業(yè)：有機(jī)化學(xué)