大师领衔，诺奖团队在催化10元环高选择性合成中取得新突破！

【科学背景】

[6 + 4]环加成反应是一种潜在的强大合成工具，因其能够构建复杂的10元环结构而成为了研究热点。然而，该反应在反应性和选择性控制方面存在巨大的挑战，尤其是在与简单的碳氢化合物底物兼容的情况下，往往导致副产物的生成或产物的对映选择性较低。

有鉴于此，德国马普研究所Benjamin List（2021年诺贝尔化学奖得主）等科学家致力于开发一种新型催化剂，以解决这些问题。他们尝试使用高度酸性且受限的咪唑二磷酰亚胺（IDPi）催化剂，然而在均相条件下并未取得成功，反应性和选择性均未达到预期效果。

尽管如此，研究团队意外发现，这些催化剂能够自发形成一种双螺旋形的非共价有机框架（NCOF），并作为异质催化剂在[6 + 4]环加成反应中表现出卓越的立体选择性。这一发现不仅解决了原有的催化挑战，也为合成具有高度立体选择性的10元环提供了新的途径。

【科学亮点】

1. 实验首次发现，咪唑二磷酰亚胺（IDPi）类催化剂在均相条件下无法催化简单二烯与环庚三烯酮的[6 + 4]环加成反应。尽管这些催化剂在[4 + 2]环加成反应中表现出色，但在[6 + 4]环加成反应中的表现却未能如预期。

2. 实验通过发现，这些催化剂在反应过程中自发沉淀，形成一种不溶性的双螺旋非共价有机框架（NCOF）。该NCOF框架展现出独特的反应性和高立体选择性，能够高效地催化简单二烯与环庚三烯酮的[6 + 4]环加成反应。

【科学图文】

图1：  背景与进展。

图2：非均相催化剂活性及表征。

图3：催化不对称[6+4]环加成的底物范围。

图4: 机理分析。

【科学结论】

本文通过对不对称[6 + 4]环加成反应的深入研究，揭示了高酸性和受限空间的催化剂在化学合成中的潜在优势。传统的[4 + 2]环加成反应已被广泛应用，但控制[6 + 4]环加成的反应性和选择性依然面临巨大挑战。研究表明，尽管高酸性咪唑二磷酰亚胺催化剂在均相条件下未能有效催化该反应，但其在形成双螺旋非共价有机框架后，展现出卓越的立体选择性和反应活性。这一发现不仅为难以获得的10元环化合物提供了新的合成路径，也突显了非共价自组装结构在催化领域的潜力。未来，通过进一步优化和探索此类催化剂的特性，有望在更广泛的复杂分子合成中实现高效、选择性的化学转化，为材料科学和药物开发等领域带来新的机遇。

参考文献：Tianyu Zheng et al. ,A solid noncovalent organic double-helix framework catalyzes asymmetric [6 + 4] cycloaddition.Science385,765-770(2024).DOI:10.1126/science.adp1127