膦在化学中被认为是过渡金属化学中的有效配体,因为它们能够调节和增强催化剂系统。由Gessner研究小组发明的YPhos配体代表了磷化氢配体技术的最新进展。这种新型配体在催化系统中为用户提供了高性能和强大的通用性。
在Umicore收购YPhos配体技术后,我们获得了对Gessner研究小组负责人、鲁尔-波鸿大学无机化学系主任Viktoria Gessner的独家采访。
你能描述一下你的YPhos配体吗?与其他可用的磷化氢配体相比,它们的独特之处是什么?
磷磷配体是磷化氢配体,它有一个叶素取代基,而不是你通常期望的芳基或烷基取代基。这种取代基的特点是在磷旁边有一个带澳门万博公司负电荷的碳原子,这使得配体具有独特的富电子性。
由于这些催化剂比市场上常见的烷基膦更富电子,因此有许多催化应用受益于它们的使用,包括钯和金催化反应。例如,单聚钯磷磷配合物可用于偶联化学(C-C和C-N键形成反应),并表现出高活性。1这些反应特别相关,因为它们是精细化学工业中药品和农用化学品生产中所做的反应。
此外,在金催化中,YPhos配体在氢胺化反应和更专门的C-H、C-C键形成和环化反应中表现出更高的活性。2
坦率地说,如果有人对偶联反应感兴趣,我会说你应该总是尝试YPhos配体。它们的活性非常高,可以在温和的条件下促进反应,同时仍然给你最好的表现。
是什么驱使你进入化学这一领域,无论是个人兴趣还是启发你的数据?
我对理解配体的结构很感兴趣更具体地说,是它们的构效关系。这也反映在YPhos配体中,因为除了具有特殊的供体属性外,配体还具有非常漂亮的结构。正是这种独特的结构,通过促进配体和金属之间的额外相互作用,赋予了催化剂的稳定性。所以,让它们如此强大的不仅仅是它们的供体属性,还有它们的整个架构。当我们为不同目的开发YPhos配体时,重要的是我们不仅要考虑供体强度,还要考虑空间需求。
说到激励我的人物,Chadwick Tolman是开始描述配体并试图理解结构-活性关系的先驱之一。他还开始给出配体的参数,并从配位化学的角度来理解它们。
就我个人而言,多年来,我在职业生涯中遇到的很多人都激励了我,包括我的许多主管。特别是我的习得导师,Holger Braunschweig,在主基团化学领域做了开创性的工作,让它们像过渡金属一样工作,这是我一直很喜欢的想法。
快乐的同事是最好的同事,这是我的哲学
为了开发这些配体,你和Umicore合作过。你发现了与工业界密切合作所带来的一些好处吗?
我发现的主要好处是从不同的角度来看待我的研究。通常,在学术界,你主要依靠其他学者的出版物,他们有时只从工业的角度来看待一项研究。我发现最好是与真正了解当前行业需求的人直接接触,以及你所提供的工作环境是什么样的。这真的可以帮助促进你的发展过程,并帮助你了解你的研究方向。
你的团队负责了几项创新。你是如何营造这种高效的工作环境的?
快乐的同事是最好的同事,这是我的哲学,所以我总是致力于在团队中创造积极的氛围。在非大流行时期,我们通过定期远足来做到这一点,例如夏季烧烤或乘船游览。在这种奇怪的大流行时期,这是我真正想念的东西。
除此之外,我还试图在研究领域方面在团队内部创造很多多样性。我的小组分为两种不同类型的化学:一种更专注于活性化合物,另一种研究催化,但我认为他们都可以从彼此身上学到很多东西,特别是在分离中间体和催化剂方面。
我还确保我的博士生能够使用所有的仪器和良好的工作条件——我花了很多时间为他们优化基础设施。
您以YPhos配体技术而闻名,但最初是什么吸引您从事化学研究?您是如何最终研究催化的?
我很清楚,我很早就想从事化学研究。我总是在问‘为什么它是这样工作的?’他觉得化学是最能回答这个问题的领域。然后在我写博士论文的时候,我开始注意到学术研究是我真正喜欢做的事情。
我谈到了结构-活动关系,我认为随着机器学习的出现,这种关系真的会发生改变。我正在考虑进入机器学习领域,因为这真的是这个领域的未来
我的博士学位是在你多特蒙德和我的博士导师一起搬来Würzburg大学.我的博士最初专注于有机锂化学和高活性化合物,但在加州大学伯克利分校的博士后期间,我开始转向超分子化学。在这一点上,我渴望开始我的康复。于是,我回到Würzburg,五年后,我接到了波鸿鲁尔大学的电话,我现在是那里的无机化学主任。
在我的职业生涯中,我一直对真正的学术问题感兴趣。即使这些东西不一定会进入市场或产生利润,但它始终是为了解决真正根本的问题“为什么?”’对我来说,这是我真正喜欢做的事情。
你认为这一化学领域未来会走向何方?
我谈到了结构-活动关系,我认为随着机器学习的出现,这种关系真的会发生改变。我正在考虑进入机器学习领域,因为这真的是这个领域的未来。我们的配体具有这种模块化,我们可以改变几个位置来满足底物的要求,但并不总是容易预测。机器可以通过获得供体强度和空间力学的所有参数来改变这一切。如果我们能得到足够的参数,我们将能够更快地为特定应用开发配体。
对于化学来说,这并不是一个全新的领域——它始于近20年前的制药等领域,多年来人们一直在用它来预测结合性质。但从目前的情况来看,美国和欧洲的一些研究小组已经开始在分子化学中使用它,所以我们可能会在未来几年看到更多。
传记
额外的信息
1.例如:
- T. Scherpf, H. Steinert, A. Großjohann, K. Dilchert, J. Tappen, R. Rodstein, V. H. Gessner,高效pd催化芳基氯化物与烷基锂试剂的直接偶联,Angew。化学。Int。艾德。2020,59, 20596 - 20603
- I. Rodstein, J. Tappen, K. McGuire, A. Großjohann, J. Löffler T. Scherpf, V. H. Gessner基于ylide功能化膦(YPhos)的钯配合物:室温下芳基卤化物胺化的广泛应用的高性能预催化剂化学。欧元。J。2020,26, 4281年
- L. T. Scharf, I. Rodstein, M. Schmidt, T. Scherpf, V. H. Gessner,在钯催化的胺化反应中揭示ylide功能化磷化氢的高活性:与CyJohnPhos和Pt部3.ACS Catal。2020,10, 999 - 1009
- P. Weber, T. Scherpf, I. Rodstein, D. Lichte, L. T. Scharf, L. J. Gooßen, V. H. Gessner,钯催化芳基氯化物酰胺化的高活性ylide功能化磷化氢, Angew。化学。Int。艾德。2019,58, 3203 - 3207。
2.例如:
- J. Handelmann, C. n . Babu, H. Steinert, C. Schwarz, T. Scherpf, A. Kroll和V.H. Gessner,从无活性到ppm级催化的合理设计(I),化学。Sci.2021, 12, 4329 - 4337
- 施瓦茨,韩德尔曼,拜尔,欧丽莎。H. Gessner,单和二酰取代的磷化氢(YPhos):配体性质对金(I)催化的氢氨基化催化活性的影响,Catal。科学。抛光工艺。2019,9, 6808 - 6815
- Thorsten Scherpf, Christopher Schwarz, Lennart T. Scharf, Jana-Alina Zur, Andreas Helbig和Viktoria H. Gessner, ylide功能化磷化氢:均相催化的强供体配体,Angew。化学。Intl。艾德。2018,57, 12859 - 12864。
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