研究突破概述 - 研究团队实现了N-手性化合物的首例催化不对称合成，为相关研究提供了重要基础与方向[5] - 该成果由南方科技大学与加州大学洛杉矶分校团队合作完成，发表于国际顶尖学术期刊《Nature》[4] 技术方法与挑战 - 研究通过不对称氯化反应合成极具挑战性的非环状N-手性氯代羟胺，并利用亲核取代反应捕获不稳定的手性中间体以获得稳定分子[7] - 技术实施面临三重挑战：氮手性中心立体化学控制困难、中间体结构不稳定易生副反应、低消旋能垒增加手性转移操作难度[7] - 基于自主开发的手性磷酸催化剂库，成功实现羟胺类底物的催化不对称氯化反应，通过底物中引入羟基提升反应速率，完成手性传递[7] 研究成果与验证 - 采用空间位阻较大的手性磷酸作为催化剂，通过两步串联反应成功合成了21个N-立体中心为唯一手性元素的1,2-oxazolidines类化合物，展现出良好底物适用性和官能团兼容性[8] - 所得产物的分子结构及绝对立体构型通过单晶X射线衍射分析确认，晶体结构清晰显示氮原子呈三角锥几何构型并作为分子唯一手性元素[8] - 在氮原子邻位引入刚性螺环结构后，构型稳定性显著提升，对映体过量值在相同条件下仅损失1%，而未引入刚性结构的衍生物对映体过量值在24小时后分别下降21%和34%[10] - 在氯仿溶剂中反应5分钟即可实现氮杂环丙烷类化合物的高对映选择性氯化反应，所得产物对映体过量值均大于90%[10]

技术突破核心观点 - 研究团队提出了一种借助N-硝胺实现直接脱氨官能团化的全新方法，颠覆了工业领域沿用了140年的传统工艺[1] - 该技术利用芳香胺在硝酸介导下原位形成N-硝胺中间体，通过脱除一氧化二氮，实现芳香碳-氮键向多种C-X键的高效直接转化[1] - 团队开发了一锅法脱氨交叉偶联策略，可在同一反应体系中完成多种交叉偶联反应，实现目标产物公斤级的规模化合成[1] 与传统工艺的对比 - 传统工业工艺需先将芳香胺转化为稳定性差、具有爆炸危险性的"重氮盐"中间体[1] - 传统分步策略存在化学计量级铜消耗大、底物兼容性受限等问题[1] - 新技术仅需使用实验室中常见的普通试剂，操作便捷性显著提高[1] 应用前景 - 该全新直接脱氨官能团化技术可在制药领域应用[1] - 该技术可在材料制造领域应用[1]

研究核心突破 - 研究团队提出一种借助N-硝胺实现直接脱氨官能团化的全新方法，能够高效地将惰性芳香族碳氮键直接转化为碳-卤素键、碳-氧键、碳-氮键及碳-碳键等多种重要化学键[1] - 该方案颠覆了工业领域140年来沿用的依赖易爆性重氮盐中间体的传统工艺，为芳基重氮化学提供了一种安全、经济的新方案[2] - 该方法操作简便，仅需使用实验室常见试剂，即能高效实现目标产物的公斤级规模化合成[2][3] 技术优势与应用潜力 - 这种转化方法的关键优势在于几乎适用于所有具有药物相关性的杂芳胺类化合物，以及电性和结构各异的芳香胺[2] - 该通用方案通过将脱氨官能团化与过渡金属催化芳基化相结合，为一锅法脱氨交叉偶联反应建立了统一策略，从而简化了合成过程和后期官能化[2] - 该研究突显了直接脱氨方法在合成化学中的巨大潜力，有望在制药、材料制造等多个重要领域获得广泛应用[2][3]

研究背景与问题 - 自驱动实验室系统通过结合3D打印和人工智能，提高了化学反应器设计的精度与速度，实现实验的实时监测和自主优化[1] - 尽管数字化和自动化带来突破，但现有研究缺乏针对孔隙率、表面积、曲折度等几何参数的统一模型，传统计算方法如计算流体力学模拟存在效率低、计算成本高的问题[1] - 结构化反应器设计依赖人工经验与专用软件，缺乏可推广的统一框架，导致不同体系间的可复用性和通用性有限[1] Reac-Discovery平台核心创新 - 研究团队推出Reac-Discovery半自主数字平台，基于周期性开孔结构，采用集成设计、制造与优化模块的闭环体系[2] - 平台能够并行进行多反应器评估，并具有实时核磁共振监测、机器学习优化工艺参数和拓扑描述符的功能[2] - 平台将数学建模、机器学习与自动化实验系统结合，实现催化反应器从几何设计、3D打印制造到实验优化的全流程一体化[3] - 创新性地将拓扑参数纳入优化空间，突破传统方法调控温度、流速等单一变量的局限，实现几何结构与工艺条件同步优化[3] - 构建基于神经网络的性能预测模型，通过性能模型实现反应器表现的快速评估迭代，显著提高实验效率与资源利用率[3] 平台架构与工作流程 - Reac-Discovery整体架构以机器学习为核心，形成“生成-制造-评估-优化”的一体化流程闭环，主要包含Reac-Gen、Reac-Fab和Reac-Eval三个模块[6] - Reac-Gen模块基于预定义的数学方程生成周期性开孔结构，通过调节尺寸、水平阈值和分辨率参数，在宏观和微观尺度上生成多样化几何拓扑[8] - Reac-Fab模块采用高分辨率立体光刻3D打印技术制造反应器，其基于神经网络的分类模型预测可打印性的准确率高达91%[11] - Reac-Eval模块集成多个结构化催化反应器，对多相反应进行实时监测与自动调控，基于机器学习模型实现工艺参数与几何拓扑的双重优化[12][13] 应用验证与性能表现 - 在苯乙酮加氢反应验证中，平台通过两阶段优化路径进行测试，M1模型预测与实验结果高度一致，可在超过一百万种参数组合中识别最优工艺区间[16] - 在G2优化阶段，M2模型通过对480种可打印的POC结构进行筛选比对，识别出最佳几何形态，验证了平台在多变量优化与结构功能预测中的高精度[16] - 在CO₂环加成反应验证中，平台筛选出的理论最优条件与预测值完全一致，刷新了三相固定化反应器的性能上限[20] - Reac-Discovery反应器在四种不同环氧化物体系中始终保持40%至90%的高转化率，验证了其跨体系的泛化能力与稳定性[20] 行业趋势与影响 - 人工智能在流动化学与反应器工程领域的快速融合，使自驱动实验室逐渐成为化学研究的新范式[22] - 自驱动实验室将自动化实验平台与实时数据分析及人工智能决策相结合，实现了反应设计、执行与优化的一体化闭环，显著提升精度、效率与可扩展性[22] - 自驱动实验室的核心由硬件自动化、算法优化和自学习反馈组成，能够在无人干预下执行实验并迭代改进，实现从实验设计到结果验证的全流程闭环[23]

金属有机框架的科学突破 - 1998年Kitagawa提出金属有机框架可具备柔性特性 目前已有众多柔性MOF材料能在吸附或脱附物质时改变自身形状 [1] - 1999年Yaghi成功构建出高度稳定的MOF-5材料 该材料具有立方空间结构 仅数克材料的比表面积即可相当于一个足球场大小 [1] 金属有机框架的技术价值 - 获奖研究成果首次实现金属离子与有机分子的有序结合 成功设计出具有较大孔洞的晶体结构 [3] - 该技术为合成具有可控空间的化合物提供新方法 目前正被用于解决资源 能源与环境领域的重大挑战 [3]

奖项概况 - 科睿唯安公布2025年度引文桂冠奖获奖名单 共有来自8个国家的22位杰出学者获奖 [1] - 奖项基于多维度数据综合评估 包括科研成果被引表现 研究原创性和突破性 核心贡献者识别及同行认可度 [5] - 自2002年设立以来 已有83位引文桂冠奖得主最终荣获诺贝尔奖 [5] 化学领域获奖成就 - 中国科学院院士张涛因在单原子催化领域的开创性贡献荣获化学领域引文桂冠奖 成为首位获得该奖项的中国内地科学家 [1] - 张涛团队于2011年提出单原子催化概念 将多相催化研究推进到原子精准尺度 [3] - 5位化学领域获奖者的研究涵盖储能 绿色化学 可持续能源与细胞工程 [3] 学术与产业影响 - 单原子催化研究推动了催化科学发展 并广泛影响能源化工 材料科学 生物医药等多个前沿交叉学科 [3] - 该技术已实现万吨级规模的工业化应用 为绿色化工和双碳目标提供新技术支撑 [3]

研究核心观点 - 研究解析了铜在乌尔曼偶联反应中的氧化还原行为，挑战了传统反应机理 [2][3] - 研究发现铜催化过程经历Cu(I)/Cu(III)/Cu(II)/Cu(III)/Cu(I)的复杂氧化还原循环 [4] - 研究成果为铜催化偶联反应的机理研究提供了新视角 [5] 研究内容与方法 - 研究团队通过实验与理论机理研究，报道了明确结构的Cu(I)配合物与缺电子芳基碘化物的反应过程 [4] - 反应首先形成可分离的Cu(III)-芳基配合物，随后通过还原消除形成C(sp2)−CF3化学键 [4] - 研究团队通过温控手段成功中断反应循环，并利用多种光谱方法捕捉到铜物种的反应活性 [4]

光催化氢气异裂技术突破 - 中国科学院大连化学物理研究所团队联合意大利的里雅斯特大学在光催化氢气异裂领域取得新进展 实现常温条件下氢气异裂[1] - 研究成果于9月5日发表在《科学》杂志上 采用金/二氧化钛模型催化剂通过紫外光激发形成空间邻近束缚态电子-空穴对[2] - 该技术使氢气异裂效率随紫外光增强而提高 突破传统需要高温高压条件的限制[2] 氢气活化机制特性 - 氢气活化包括均裂和异裂两种机制 均裂为两个氢原子各带一个电子 异裂则产生一个富电子氢原子和一个缺电子氢原子[1] - 氢气异裂能产生极性氢物种 可提高约四分之一化工反应中重要产品的生成速率并减少副反应[1][2] - 传统氢气异裂需要较高温度和压力 消耗大量能源并增加安全风险[2] 二氧化碳转化应用成果 - 团队用二氧化碳还原反应验证光诱导氢气异裂优势 常温下将惰性二氧化碳全部转化为乙烷[3] - 通过串联装置将二氧化碳近乎完全还原为乙烯 催化剂稳定运行超过1500小时不失活[3] - 以氢气和二氧化碳为原料制备乙烷/乙烯等高附加值产品 大幅降低传统加氢过程能耗并减少二氧化碳排放[3] 工业应用前景 - 该技术为现代煤化工升级转型提供新模式 未来将发展光与光热耦合的工业化技术路径[3] - 可实现常温条件下加氢反应 降低能源消耗和安全风险 助力碳资源优化利用[2][3]

研究突破 - 首次实现RNA与氨基酸在中性水溶液环境下的化学连接 解决了自20世纪70年代以来的科学难题 [1] - 该反应具有自发性和选择性 可能在40亿年前的原始地球池塘或湖泊中自然发生 [1] - 研究通过引入硫酯作为活化中间体 克服了过去高反应性分子在水中不稳定的技术障碍 [2] 机制创新 - 借鉴生物学机制使用含硫化合物泛硫胺生成硫酯 该物质已被证实可在早期地球条件下合成 [2] - 硫酯作为高能化合物在许多生化过程中起重要作用 被认为在生命起源中扮演关键角色 [2] - 新方法避免了氨基酸彼此结合的问题 实现了氨基酸与RNA的特异性连接 [2] 理论意义 - 研究成功将"RNA世界"假说与"硫酯世界"假说相结合 为生命起源提供了新的统一框架 [2] - 为解答生命起源中"蛋白质如何合成"的关键问题提供了实质性化学证据 [1] - 揭示了遗传密码起源的可能反应路径 团队下一步将探索RNA与特定氨基酸的优先结合机制 [2]

研究突破 - 清华大学团队在Science发表关于银二十面体纳米团簇结构演化的研究 合成了含213和429个银原子的巨型银纳米团簇 [1][3] - 研究通过配体工程和动力学控制实现原子级精确结构 Ag429是迄今报道最大的含Ag⁰纳米团簇 含260个价电子 [3] - X射线衍射显示Ag213具有Ag₁₃@Ag₄₂@Ag₈₆三层结构 Ag429具有Ag₁₃@Ag₄₂@Ag₉₂@Ag₁₅₀四层结构 揭示从核到种子的逐层演化机制 [3] 材料特性 - 表面等离子体共振和泵浦功率依赖的激发态动力学证实这两种银纳米团簇具有金属特性 [1][3] - 纳米颗粒形态是其特性根源 但多孪晶金属纳米颗粒的生长控制仍具挑战性 [2]