伪旋转作用下超快分子内振动重分布的空腔增强
分子振动和微腔光子之间的振动强耦合(VSC)产生少量的极化激元和许多暗模式。据报告,尽管VSC可以改变热激活的化学反应,但其机制仍不清楚。
为了阐明这一问题,研究组跟踪了五羰基铁[Fe(CO)5]在VSC作用下的简易单分子振动能量交换的超快动力学,其表现出两个相互竞争的途径:伪旋转和分子内振动-能量再分配(IVR)。
结果发现,在极化激元的激发下,能量交换整体加速,IVR速度变快,伪旋转速度变慢。然而,暗模式激发显示的动力学与腔外相比没有变化,伪旋转占主导地位。
该工作表明,VSC确实可通过非平衡制备极化激元来改变化学反应。
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https://doi.org/10.1126/science.add0276
使用基于纳米簇光刻胶印刷机械纳米晶格
天然材料因其具有优化的层次结构、各向异性纳米孔隙率的纳米结构、纳米复合结构而呈现出新兴机械性能。目前制造高质量的三维(3D)纳米打印大多限于简单、均匀的材料。
研究组报告了一种利用金属纳米簇快速纳米打印复杂结构纳米复合材料的策略。这些超小、量子受限的纳米簇可作为高度敏感的双光子激活剂,同时作为机械增强剂和纳米级致孔剂的前驱体。
研究组已打印出具有复杂3D结构,以及具有可调、分层和各向异性纳米孔隙率结构的纳米复合材料。纳米簇-聚合物纳米晶格具有高比强度、能量吸收、可变形性和可恢复性。
该框架有望使光活性纳米材料应用于具有新兴机械性能的复杂系统增材制造。
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https://doi.org/10.1126/science.abo6997
吡啶和其他氮杂芳烃自由基和离子间位C-H官能化
吡啶的碳-氢(C-H)官能化是许多农药、药品和材料快速构建和衍生化的有力工具。由于吡啶的固有电子性质,选择性间位C-H官能化颇具挑战性。
研究组提出了一种通过氧化还原-中性脱芳构化-再芳构化过程,以实现高度区域选择性的间位C-H三氟甲基化、全氟烷基化、氯化、溴化、碘化、硝化、磺化和吡啶硒化的方案。
引入的脱芳烃激活模式,为吡啶和其他氮杂芳烃通过自由基和离子途径进行间位选择性反应提供了多样化平台。这些无催化剂反应的广泛范围和高选择性使其适用于药物的后期功能化。
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https://doi.org/10.1126/science.ade6029
亚胺中间体对吡啶3-位的卤化反应
吡啶卤化反应对于获得药物和农药开发所需的大量衍生物至关重要。然而,尽管经过了一个多世纪的努力合成,仍难以广泛实现使吡啶前体的3-位C-H键选择性官能化的卤化过程。
研究组报告了一个吡啶基开环、卤化和闭环的反应序列,其中无环Zincke亚胺中间体在温和条件下发生高度区域选择性的卤化反应。
实验和计算机理研究表明,卤素亲电试剂的性质可改变选择性决定步骤。使用这种方法,研究组合成了一系列不同的3-卤代吡啶,并演示了复杂药物和农药的后期卤化。
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https://doi.org/10.1126/science.add8980
(未玖编译)
《中国科学报》 (2022-11-24 第2版 国际)