無論是聚對酞酸乙二酯（PET）和聚四氟乙烯等合成化合物、藥物還是調味品，沒有人工合成化合物的生活幾乎難以想像。化學工業依賴於高效、長期合成衍生分子的方法。為此，化學家經常使用催化劑，這些添加劑可以促進和控制化學反應。但是這些反應是如何被發現和發展的呢？高水平知識和理解是必要的，但機遇也起著決定性的作用。德國明斯特大學一組化學家開發了一種方法，以系統的方式產生這種「隨機命中」。
目的是發現新的、意想不到的化學反應，其研究成果發表在《化學》上。系統地進行大量實驗的過程被稱為篩選，特別是在與活性成分有關的藥物研究中已經確立了實踐。研究開發的發現反應篩選方法結合了兩個步驟，涵蓋了反應中各種單獨的元素，這兩個步驟結合起來，旨在發現新的、綜合相關的化學反應。在第一步，化學家檢查潛在的底物，是否真的與催化劑相互作用。為此，在光催化劑的情況下，採用了發射猝滅現象。
如果底物降低了催化劑的排放，催化劑和底物之間就可能發生相互作用。通過系統地篩選大量隨機選擇的化合物，可以識別出與催化劑相互作用未知的新分子。然而，底物和催化劑之間的相互作用本身並不產生反應。因此，篩選過程的第二階段包括檢查當反應夥伴和催化劑存在時，是否確實發生了反應。這意味著，由於結合了兩個篩選步驟，第一次可以確定新反應中的兩個夥伴，哪個反應生成新產品。
意想不到的反應
明斯特大學有機化學研究所的Frank Glorius教授解釋說：這種二維策略不僅能讓我們發現新的催化-底物相互作用，還能實際發現新的反應——包括一些之前沒有預料到的反應。研究表明，研究能夠發現並進一步發展三種以前未知的反應。其中一種反應是所謂的光化學環加成反應，在這種反應中簡單的扁平分子苯並噻吩轉移到複雜的三維結構中。該研究的主要作者、博士生菲利克斯斯特裡特-卡爾索夫(Felix striethi - kalthoff)表示：
按照研究論文的表述，我不會認為這種反應是可能的，因為這種反應的關鍵步驟實際上不應該是可能的。為了更詳細地研究這個問題，通過以超快光譜學的形式進行測量，得以揭示這一物質。為了系統地觀察和研究反應中的各個步驟，化學家們使用了超短雷射脈衝。現在能夠為三重態-三重態能量轉移(關鍵的激活步驟)中的潛在分子過程提供更好解釋。
這種更深入了解將有助於開發新的工藝和催化劑，這個例子表明，這種篩選方法的結果不僅能產生新的反應，而且還有助於加深對該主題的理解。相信，這一策略可以應用於催化的其他領域——甚至更廣的領域。除了使用新的計算機技術外，研究小組已經在竭盡全力開發新的篩選方法，以發現和理解新的反應類別。相信，基於數據的策略(如這些篩選方法)所產生的新型反應，將會對合成化學的發展產生決定性影響。
博科園｜研究/來自：明斯特大學參考期刊《化學》DOI: 10.1016/j.chempr.2019.06.004博科園｜科學、科技、科研、科普