化苑讲坛第612期

报告题目：开壳层反应体系机制探微：从自由基反应到可持续金属催化

报告人：张之涵 研究员

报告时间：2023年2月22日（周三）下午14:30-16:00

报告地点：化学楼二楼一号会议室

个人简介：

张之涵研究员在中山大学化学学院柯卓锋教授的指导下开始接触计算化学；2016年本科毕业后前往香港科技大学攻读博士学位，师从林振阳讲席教授；2020年获得博士学位后赴南方科技大学余沛源老师课题组任博士后研究员，目前任职于华中师范大学化学学院。张之涵研究员的主要研究兴趣聚焦可持续金属催化体系以及自由基反应，通过计算化学研究手段探究反应机理和成键机制，并揭示其中复杂的电子结构和反应历程。过去的几年中，张之涵通过理论计算研究了一系列有特色的金属有机以及有机催化体系的反应机理，发掘了铁催化中双态反应性的根源，揭示了铜催化自由基不对称转化的机制，并作为理论计算第一完成人在Nature、JACS、Angew、Nat. Commun.、ACS Catal.等杂志上发表论文。

报告简介：

自由基反应是现代有机化学合成的重要基石。与传统的双电子反应的设计逻辑不同，由于单电子的存在，自由基物种往往具有禀异的反应活性和选择性，这使得自由基的定向转化挑战与机遇并存：一方面，自由基反应过程中生成的开壳层中间体较活泼，难以通过实验手段直接观测，机理扑朔迷离，反应难于控制；另一方面，经典的加成反应和偶联反应往往局限于sp和sp2杂化底物， 而自由基反应独辟蹊径，擅长利用sp3杂化底物，这极大地丰富了底物的来源， 与此同时自由基反应易于生成更稳定且可能具有前手性的2˚和3˚碳中心自由基，为手性化合物的构筑提供了新的思路，以上特征使得自由基反应可以与传统的双电子反应形成有机的互补，从而拓宽合成化学的边界。

相对于钯、铑、铂、铱等贵金属，第一周期过渡金属（3d 金属）地壳储量丰富、使用成本低廉、生物相容性好，因而被视作可持续金属。可持续金属独特的化学性质源于其价层3d轨道所赋予的丰富的氧化态和自旋态，这使得它们易于发生单电子转移从而引发和控制自由基反应，或是通过金属中心开壳层的电子结构实现全新的反应性和选择性。本次报告拟汇报一些铜催化自由基不对称转化反应机制的理论研究，以及开壳层铁催化1,4-氢烯基化反应机理的理论研究。希望通过分享以上自由基反应及可持续金属催化反应的理论研究工作，一窥开壳层反应体系复杂、新颖而又精彩的化学。