1.云南大学JACS：Ni催化立体选择性硼化/糖苷化串联
立体化学纯的糖分子在材料科学和有机合成领域都非常重要，但是如何开发一种简单方便立体选择性的糖基化反应制备α-糖苷和β-糖苷仍是个巨大挑战。目前的相关研究主要关注于碳水化合物的C1位点修饰以及糖基自由基的转化。
有鉴于此，云南大学钱德云研究员等报道原位生成糖苷-Ni物种随后进行一锅硼基化和糖苷化的串联反应，从而实现了Ni催化碳硼化反应。
本文要点
1）这项工作发展了模块化多功能糖苷化反应，能够在糖化合物立体中心位点引入C-C化学键和C-B化学键，这个领域以往未曾得到广泛研究。
2）通过相关实验和理论计算研究发现环内的O原子和C3官能团在立体控制立体选择性的过程中起到重要作用。因此得到一系列修饰C-R（R=烷基、芳基、烯基）和硼基的2-脱氧化的糖苷，这个反应方法具有优异的立体选择性控制和优异的官能团容忍。
通过天然产物化合物以及市售药物化合物的后期官能团化转化，展示了该反应方法能够合成多种多样的不常见糖化合物、生物活性缀合物、前蛋白、酚醇和曲霉菌肽A的关键中间体。
参考文献
Xiaomei Wu, Shijia Li, Liqin Chen, Siwei Ma, Bin Ma, Lijuan Song, and Deyun Qian*, Stereoselective Construction of Multifunctional C-Glycosides Enabled by Nickel-Catalyzed Tandem Borylation/Glycosylation, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c05485
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05485
2.华南师范JACS：合成超大尺寸Mo POM光催化C-C偶联
构筑高核数无机笼对于理解分子的生长以及研究结构-性质关系非常重要，但是如何进行此类研究仍具有非常大的挑战和困难。
有鉴于此，华南师范大学兰亚乾教授、刘江教授等报道原位生长方法基于Mo240合成一系列巨大的空心POM十二面体钼酸盐笼，Mo250, Mo260-I, Mo260-E。
本文要点
1）合成的巨大POM笼的成核过程有两个路线，分别在内表面和外表面能够生成10个和20个Mo，当在内表面和外表面都生长10Mo得到Mo260-E。
2）这个研究首次能够通过内部和外部成核生长方式得到巨大的空心POM笼。由于生成的规则结构和特点，其具有不同的光吸收性质，氧化性质，氢原子转移效应，从而能够将烷烃和氮杂环芳烃之间进行光催化偶联。Mo240和 Mo260-E。具有更好的光催化活性，1 h内的偶联产物达到92 %。
参考文献
Jiao-Min Lin, Zhi-Bin Mei, Chenxing Guo, Jun-Rong Li, Yi Kuang, Jing-Wen Shi, Jing-Jing Liu, Xiaopeng Li, Shun-Li Li, Jiang Liu*, and Ya-Qian Lan*, Synthesis of Isotypic Giant Polymolybdate Cages for Efficient Photocatalytic C–C Coupling Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c08043
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08043
3.JACS：Cu催化胺硼烷对酰胺烷基化
酰胺的烷基化反应是有机合成领域的重要过程，但是由于酰胺的亲核性较低，因此通常酰胺与烷基亲电试剂之间的偶联面临困难。人们通常需要需要合成胺，并且随后特定的偶联试剂将胺转化为酰胺。
有鉴于此，亚琛工业大学Daniele Leonori等报道通过胺硼烷化合物和Cu催化剂，在氧化性反应条件解决了酰胺和烷基偶联反应的挑战。
本文要点
1）虽然硼氢试剂是常用的离子还原剂，但是硼氢化合物转化为结合胺的硼自由基导致反应性转变为卤原子转移。
2）这个反应通过Cu催化反应的方式将烷基卤化物转化为烷基自由基用于酰胺的官能团化转化。该反应过程能够使用惰性烷基碘和烷基溴对酰胺进行N-烷基化转化，而且能够对结构复杂的酰胺化合物和含卤药物化合物进行后期官能团转化。
反应情况：以烷基碘化物/溴化物和酰胺作为反应物，加入1.5倍量Me3N-BH3，3倍量cumylO2 TES，5 mol % (Bphen)Cu(OAc)作为催化剂，在室温或者50 ℃的乙酸乙酯溶剂中进行反应12 h。
参考文献
Zhenhua Zhang, Lorenzo Poletti, and Daniele Leonori*, A Radical Strategy for the Alkylation of Amides with Alkyl Halides by Merging Boryl Radical-Mediated Halogen-Atom Transfer and Copper Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c05487
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05487
4.剑桥大学Angew：氮化碳构筑半生物光催化合成体系
通过将微生物催化和光催化体系结合构筑的半生物光合成体系是具有前景的能够将CO2转化为燃料或化学品的技术。但是通常微生物的光生电子转移效率非常低，这导致CO2的利用率太低，而且限制了生物复合体系的催化活性。
有鉴于此，剑桥大学Erwin Reisner等报道生物工程策略解决电子抽取动力学缓慢的问题。
本文要点
1）将巴氏甲烷八叠球菌M. barkeri（Methanosarcina barkeri）、微生物膜KN400、富含多血红素c型细胞色素的适应菌株（c-Cyts）、具有增强胞外电子转移能力的c-Cyts聚合形成的导电蛋白质丝（e-PFs）。
2）将这种M. barkeri-KN400与光敏剂（氮化碳）共同培养集成，表明活体KN400产生的c-Cyts和e-PF能够能够高效率的将氮化碳产生的光生电子转移到M. barkeri进行生产甲烷，而且这个体系表现长期稳定性和选择性。
这种由两个微生物之间通过电子转移的协同作用以及使用光敏剂组装为半生物光催化剂体系为光催化构筑生物体系进行可持续化学合成提供帮助。
参考文献
Shafeer Kalathil, Motiar Rahaman, Erwin Lam, Teresa L. Augustin, Heather F. Greer, Erwin Reisner, Solar-driven Methanogenesis through Microbial Ecosystem Engineering on Carbon Nitride, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202409192
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409192
5.Angew：Cu电极在硝酸盐溶剂的高倍率反应机理
弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE Leonie Jakob等报道通过极化曲线电化学方法研究Cu在硝酸盐电解液内的电化学溶解过程，并且通过改变电解液流速、电解液的电阻、阳极结构、反应温度等方式测试不同条件下的Cu溶解。
本文要点
1）这项研究了在限制电流之后，高电压条件电流的重新提高的现象。研究提出了机理从水合转变为“溶剂-硝酸化”，这种变化导致电化学双层结构内需要更多电位衰减。
2）通过研究硝酸盐电解液中的Cu电化学极化曲线，发现一些不常见的特点。首先在电压较低的区间，电流线性增加，这个过程主要与电解液电阻有关。在中等电压区间内发现比较宽的电流平台，这个电流平台是因为水分子向阳极表面扩散受到局限导致，这与溶解金属发生络合有关，并且导致产生比较大的扩散过电势；在比较高的电压区间，克服了传质的限制，因此大部分额外的电势降低消失。
这种电化学行为同样存在于Ag金属电极，但是Fe电极不存在这个现象。作者推测形成致密稳定的表面薄膜是发生这种机理改变的前体。Fe金属具有非常好的产氧，因此影响表面薄膜的形成。
参考文献
Leonie Jakob, Jonas Bartsch, Ingo Krossing, Reaction Mechanisms of High‐Rate Copper Electrochemical Machining in Nitrate Electrolytes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202412876
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202412876
6.Nature Commun：Pd簇/In-ZSM-5催化丙烷脱氢制丙烯
由于复杂的合成过程，而且高温反应过程中活性位点容易团聚，因此设计高活性且稳定的催化位点具有非常大的困难。
有鉴于此，哥伦比亚大学陈经广（Jingguang G. Chen）院士、布鲁克海文国家实验室Ping Liu等报道两步合成法，将Pt团簇限域修饰在In-ZSM-5分子筛内。原位表征结果说明In分布在ZSM-5的骨架外，以In+形式存在，Pt团簇能够稳定在In-ZSM-5内部。
本文要点
1）得到的Pt簇限域In-ZSM-5分子筛催化剂具有优异的丙烷转化性能，丙烯选择性，催化剂稳定性，性能超过了Pt，In，PtIn合金。
2）In+引入ZSM-5分子筛能够中和Brønsted酸性位点，从而避免副反应的发生，而且In+能够调节Pt簇的电子结构，从而有助于丙烷活化和丙烯产物脱附。这种贵金属团簇和金属阳离子交换分子筛结合的策略有助于发展稳定的异相催化剂。
参考文献
Yuan, Y., Huang, E., Hwang, S. et al. Confining platinum clusters in indium-modified ZSM-5 zeolite to promote propane dehydrogenation. Nat Commun 15, 6529 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50709-y
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50709-y
7.Nature Commun：自动化合成表征加快发现钙钛矿材料
加快发展钙钛矿固溶体并且开发符合可持续发展的制备技术是解决无线通讯和生物传感器的关键。但是，由于钙钛矿材料的化学成分分布非常广泛，而且钙钛矿的性质与晶体结构等密切相关，而且煅烧钙钛矿材料需要耗费大量时间。
有鉴于此，伦敦玛丽女王大学郝阳教授等报道发展了自动化材料发现方法，这种自动化技术使用机器学习技术和材料筛选、机器人合成、高通量表征等方法克服了钙钛矿固溶体材料的发展和合成面临的挑战。
本文要点
1）这种钙钛矿材料发现平台具有快速煅烧和介电分析的能力，简化了钙钛矿材料的表征以及发现无序材料。作者验证了这个体系的运行，其能够在几分钟之内完成材料的处理，这与传统方法动辄需要数小时或者数天形成鲜明的对比。
2）首先验证了已知样品，随后合成了含Ba的单一晶相固溶体材料，比如BaxSr1-xCeO3，随后使用机器学习技术验证材料。
参考文献
Omidvar, M., Zhang, H., Ihalage, A.A. et al. Accelerated discovery of perovskite solid solutions through automated materials synthesis and characterization. Nat Commun 15, 6554 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50884-y
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50884-y
8.Nature Commun：用于高温储能电容器的超电介质
介电电容器因其高功率密度和超快速充电/放电能力而成为电子系统所急需的材料。然而，目前的介电电容器存在严重的热不稳定性，高温下储能性能急剧下降。
在此，西安交通大学刘明，马春蕊，武汉理工大学沈忠慧等人报道了在相场模拟的指导下，构思并制备了以 HfO2 为第二相的自组装超介电纳米结构，该结构位于 BaHf0.17Ti0.83O3 弛豫铁电基质中。
文章要点
1）超介电结构不仅可以有效提高击穿强度，而且由于增强的弛豫行为和显著降低的传导损耗，可以将工作温度扩大到 400 °C。
2）超介电薄膜电容器的储能密度可达到85 J/cm3，在 25 °C 至 400 °C 的温度范围内能量效率超过 81%。
这项工作展示了在高温电力系统中具有潜在应用的电容器的制造，并提供了通过超介电策略设计先进静电电容器的策略。
参考文献
Lu, R., Wang, J., Duan, T. et al. Metadielectrics for high-temperature energy storage capacitors. Nat Commun 15, 6596 (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-50832-w
https://doi.org/10.1038/s41467-024-50832-w
