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JACS 2021 論文下載排行榜TOP20！

來源：科學10分鐘時間：2022-05-15 21:28:09 瀏覽：2637次

JACS (Journal of the American Chemical Society)，由美國化學會于1879年創(chuàng)辦，主要面向于化學和界面科學領域，致力于發(fā)表基礎研究論文，目前該期刊已經(jīng)被包括SCIE在內(nèi)的眾多數(shù)據(jù)庫收錄，一年發(fā)表文章數(shù)量穩(wěn)定在2500篇上下。ISSN：0002-7863，中科院1區(qū)，JCR1區(qū)，TOP期刊，影響因子15.419，為了一覽JACS的風采，筆者特意選取了2021年論文閱讀量排名前20的研究成果進行介紹，希望能夠給相關領域的科研工作者們帶來一絲啟發(fā)。

01

首次利用透射電鏡實時拍攝鹽晶體形成的原子分辨率視頻

結晶是原子或分子通過成核和生長形成有組織固體的過程，然而由于其本質(zhì)上是隨機的，原子水平的研究一直都是一個巨大的難題。為此，東京大學的Eiichi Nakamura等人利用原子分辨率實時視頻和錐形碳納米管約束技術在振動的錐形碳納米管內(nèi)部，以20-40 ms/frame為記錄頻率，定位精度<0.1 nm，首次實時拍攝了鹽晶體形成的原子分辨率視頻，為研究了幾個世紀的成核過程理論提供了實驗室驗證。

02

一種新型的多用途三氟甲基化試劑

馬克思·普朗克煤炭研究所的Tobias Ritterre等人報道了三氟甲基噻蒽的三氟乙酸鹽（TT-CF₃+TfO^–）作為一種新型三氟甲基化試劑的合成與應用，該TT-CF³⁺TfO^–三氟甲基化試劑能夠通過噻蒽、三氟酸酐一步反應合成得到，能夠作為三氟甲基陽離子、自由基、陰離子三種形式實現(xiàn)三氟甲基化。

03

吡咯烷收縮合成多手性中心環(huán)丁烷

諾丁漢特倫特大學/馬克思·普朗克分子生理研究所Andrey P. Antonchick等人利用一種收縮環(huán)的方式合成了多官能團修飾的環(huán)丁烷，該產(chǎn)物含有多個立體結構中心。在該合成反應過程中，環(huán)丁烷結構可以通過從環(huán)狀有機分子中擠出氮原子得到，并且基于自由基化學機理構建了立體結構中心。

此外，作者成功制備了前所未有的不對稱螺環(huán)丁烷，并能夠以簡單和形式化的方式合成天然產(chǎn)物分子細胞毒素piperarborenine B。

04

氯二嗪促進碳原子插入吡咯和吲哚

芝加哥大學的Mark D. Levin等人報道了一種通過向吡咯、吲哚底物分子中插入芳基炔陽離子等電子結構從而合成3-芳基吡啶、喹啉的合成方法。該方法使用α-氯芳基重氮甲烷作為熱化學生成氯苯的前驅(qū)分子，通過Ciamician-Dennstedt重排反應中的鹵化物反應直接合成3-(雜)芳基吡啶、喹啉。

05

新版PROTAC技術，成功降解PD-L1

靶向蛋白降解已成為調(diào)控細胞蛋白酶穩(wěn)定的一種新范式，蛋白質(zhì)水解靶向嵌合體(proteysis -targeting chimeras, PROTACs)是一種雙功能的小分子，它可以將E3連接酶引入目標蛋白，從而促進其泛素化和隨后的降解。為此，加州大學舊金山分校的James A. Wells等人基于抗體的PROTACs (AbTACs)，報道了一種吸引膜結合E3連接酶來降解細胞表面蛋白的完全重組雙特異性抗體。

06

芳香族脫羧氟化!

豐富的芳香羧酸在自然界和合成過程中具有巨大的結構多樣性。迄今為止，苯甲酸的脫羧功能化主要是通過過渡金屬催化的脫羧交叉偶聯(lián)來實現(xiàn)的。然而，熱脫羧碳金屬化反應通常需要140 °C的反應溫度，這限制了襯底范圍以及能夠維持這種條件的合適反應范圍。

為此，馬克思·普朗克研究所的Tobias Ritter等人通過低勢壘光誘導配體到金屬電荷轉(zhuǎn)移（LMCT）的自由基脫羧碳金屬化策略，產(chǎn)生了一種假定的高價芳基銅（III）絡合物，從中可以發(fā)生多功能的簡易還原消除。

07

有機金屬鹵化物鈣鈦礦作為光伏電池的可見光敏化劑

兩種有機鹵化鉛鈣鈦礦納米晶CH₃NH₃PbBr₃和CH₃NH₃PbI₃在光電學電池中對TiO₂的可見光轉(zhuǎn)化具有高效的敏化作用。利用納米鈣鈦礦自組裝在介孔TiO₂薄膜上時，可表現(xiàn)出較強的半導體帶隙吸收。為此，日本桐蔭橫濱大學的Tsutomu Miyasaka等人利用CH₃NH₃PbI₃所制備的光電池具有高達800 nm的光譜靈敏度，太陽能轉(zhuǎn)換效率為3.8%，CH₃NH₃PbBr₃基電池的光電壓為0.96 V，外量子轉(zhuǎn)換效率為65%。

08

Peyssonnoside A的全合成！

Peyssonnoside A是一種衍生的硫酸二萜苷，具有獨特的5/6/3/6四環(huán)骨架，結構中嵌入高度取代的環(huán)丙烷環(huán)。由于其復雜的結構與多樣的生物活性，Peyssonnosides A引起了化學家們的廣泛關注。為此，瑞士蘇黎世大Karl Gademann等人報道了Peyssonnoside A的首例不對稱全合成方法，通過Simmons-Smith環(huán)丙烷化和Mukaiyama水合反應，完全由底物的空間結構控制并經(jīng)過15步后合成，總收率為21%。

09

揭開化學之謎：格氏反應

格氏試劑被廣泛使用了100多年，但涉及格氏試劑的反應機理仍然難以捉摸，其歧義來自于同時存在的多種有機鎂物種和涉及親核加成或形成自由基中間體的競爭機制。為了回答“格氏試劑之迷”，挪威奧斯陸大學的Odile Eisenstein和Michele Cascella等人使用量子化學計算和從頭計算的分子動力學模擬研究了四氫呋喃中的甲基格氏試劑（CH₃MgCl）與乙醛和芴酮的加成反應。

研究結果表明，在所有的反應途徑中，溶劑應被視為反應物之一，其驅(qū)動了整個反應過程，所有在Schlenk平衡下共存的有機鎂都是親核途徑的有效試劑，這些化合物表現(xiàn)出的活化能范圍都比較小。其中，親電的底物和親核的甲基絡合于不同的Mg中心上的雙核Mg絡合物是反應活性最高的物種。

此外，具有較低π*(CO)軌道的底物在與Mg中心配位時，可以穩(wěn)定Mg-CH₃鍵均裂所產(chǎn)生的自由基。但是由于底物的取代基通常較為龐大，并不利于親核反應。穩(wěn)定自由基的電子效應與阻礙親核加成的空間效應相結合，很好地解釋了僅在低還原電位的底物（如芴酮）存在時才能檢測到自由基的原因。

10

光催化烯烴氫胺基化

基于苯乙烯的分子間氫胺基烷基化HAA(intermolecular hydroaminoalkylatio)是合成藥物活性分子γ-芳基有機胺的方法，但是現(xiàn)有方法中難以使用非保護型烷基胺作為反應物。為此，巴斯大學Alexander J. Cresswell等人通過有機光催化氧化還原方法學解決了該反應方法學對反應物的局限性，實現(xiàn)了一種直接模塊化方法合成α-雙基團修飾的γ-芳基胺，而且該反應兼容電子濃度適中或者較高電子濃度的底物，反應對含有多種官能團的底物有耐受性，而且能夠以流動相光催化方法進行克級放大合成。

11

HAT驅(qū)動的烷基酰胺的對映選擇性Minisci反應

Minisci反應已成為實現(xiàn)雜環(huán)芳烴官能化的重要方法之一。該反應中有多種形成自由基的方法，尤其是基于氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）的方法代表了一類特殊的交叉脫氫偶聯(lián)反應。但是該策略的氧化還原活性酯的儲存穩(wěn)定性較差，并且需要相應的N-乙酰氨基酸，導致總收率降低。

為此，英國劍橋大學Robert J. Phipps等人通過使用手性磷酸催化劑與作為氫原子轉(zhuǎn)移試劑和氧化劑的雙乙酰結合，可以使得線性酰胺和雜環(huán)芳烴的偶聯(lián)能夠完全控制新形成的立體中心的對映選擇性，以及雜環(huán)和酰胺的位點選擇性。

12

通過親電活化酰胺直接合成烯酰胺

近年來，親電酰胺活化已成為克服酰胺固有低親電性的強有力工具，特別是在三氟甲磺酸酐和合適吡啶堿的體系下，羰基和酰胺α-位的官能團化成為可能，但是酰胺的N-官能團化仍然是一個挑戰(zhàn)。

為此，奧地利維也納大學的 Nuno Maulide等人采用親電活化的策略實現(xiàn)了酰胺的脫氫氧化，一步法直接合成了一系列的烯酰胺。該反應不僅底物范圍廣，而且無需預先官能團化。

13

特別關注： “階梯生長環(huán)狀π-延伸聚合法合成凹型石墨烯納米帶”被撤稿！

由于作者發(fā)現(xiàn)本文的單體材料的合成現(xiàn)象不可重現(xiàn)以及部分數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，對此文章進行了撤回.

14

Altemicidin生物堿的去芳香性合成路線

Altemicidin和相關鏈霉菌衍生的單萜生物堿具有致密、高極性的氮雜茚滿核以及強效的細胞毒性和tRNA合成酶抑制特性。到目前為止，修飾類環(huán)烯醚萜狀核心結構的α-氨基酸模塊在合成上仍然是一個挑戰(zhàn)，也是生物合成的一個謎團。

為此，美國加州大學伯克利分校的Thomas J. Maimone等人開發(fā)出一種簡單的Altemicidin生物堿的去芳香性合成路線。其主要的化學特征包括利用去芳香化吡啶鎓加成和偶極環(huán)加成串聯(lián)反應手性定向增添季銨基團、利用化學選擇性鉬介導的雙重還原和以最小的氧化還原操作建立完全功能化的氮茚核。

15

紫杉醇的不對稱全合成！

紫杉醇(Taxol)是目前市場上最優(yōu)秀的天然抗腫瘤藥物之一，被認為人類未來20年內(nèi)最有效的抗癌藥物之一，目前是全球銷量第一的植物抗癌藥。從結構上來看，紫杉醇具有高度氧化的、復雜的[6-8-6]橋環(huán)體系和11個手性中心（包括多個季碳中心），被化學界公認為是有機合成歷史上最具挑戰(zhàn)性的天然產(chǎn)物分子之一。

有鑒于此，南方科技大學的李闖創(chuàng)等人通過21步高效簡潔地實現(xiàn)了紫杉醇的不對稱全合成。研究中采用二碘化釤介導的頻哪醇偶聯(lián)反應作為關鍵策略，首次在分子的底部成功合成挑戰(zhàn)性很大的八元環(huán)。此外還發(fā)明了一鍋法C2-位苯甲酸酯合成/引入C13位側(cè)鏈的串聯(lián)反應。

16

脯氨酸催化的直接不對稱Aldol反應

2000年，Benjamin List 教授、Richard A. Lerner 教授與已故著名合成化學家 Carlos F. Barbas教授報道了首例由有機小分子脯氨酸經(jīng)由烯胺（enamine）中間體介導的不對稱Aldol反應，基于類似的反應機理可以以小分子模擬酶催化的轉(zhuǎn)化歷程（Hajos-Eder-Sauer-Wiechert reaction）；2021年Benjamin List因在 “不對稱有機催化方法”的杰出貢獻和美國蘇格蘭裔化學家David W.C. MacMillan共同獲得了諾貝爾化學獎。

17

Ritterazine B的全合成！

Ritterazine B是一種吡嗪雙甾體（bis-steroidal pyrazine，BSP）類天然產(chǎn)物，于1995年從日本伊豆半島的海洋生物Rikiella tokioka中分離出來，被美國國家癌癥研究所（NCI）描述為“有史以來最有效的生長抑制劑之一”。近期，加州理工學院的Sarah E. Reisman等人報道了Ritterazine B的首次全合成。該策略的主要特點包括鈦介導的炔丙基化和金催化的非對映選擇性螺環(huán)化反應。

18

新型mRNA遞送活體顯微成像的隱形熒光標記技術

在不干擾其自然相互作用和功能的情況下，追蹤活細胞內(nèi)RNA的方法在生物學中是至關重要的，特別是對于促進治療性RNA傳遞的研究。為此，瑞典查爾姆斯理工大學L. Marcus Wilhelmsson、Elin K. Esbj?rner等人開發(fā)了一種隱形標記方法，利用酶法結合熒光三環(huán)胞嘧啶類似物tC^O的三磷酸酯，可以有效且高保真地生成RNA轉(zhuǎn)錄本，該方法對于促進新的RNA藥物的開發(fā)具有重要意義。

19

基于光誘導的配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移實現(xiàn)銅催化下的C(sp³)-H鍵烷基化

未活化的C(sp³)-H鍵催化功能化一直是合成化學的一個長期目標，但是由于C(sp³)-H鍵的惰性和非極化性質(zhì)，對這些位置的操縱需要形成高能中間體，使得其合成變得十分困難。為此，哥倫比亞大學的Tomislav Rovis和Sean M. Treacy利用CuCl₂催化劑，通過未激活的C(sp₃)-H鍵與缺電子烯烴的偶聯(lián)，成功使得許多原料化學品功能化。

20

一種新型的穩(wěn)定鋯基金屬有機框架

多孔晶體材料基于分子尺度的多孔特性在石油化學、催化、氣體儲存和選擇性分離等工業(yè)應用具有重要應用前景。然而，沸石和類似的氧化物基材料的孔徑結構相對較小，這對于它們在醫(yī)藥和精細化學中的應用較為不利。

對此，金屬有機框架材料(MOFs)被視為有潛力的新型替代品。挪威奧斯陸大學的Karl Petter Lillerud等人開發(fā)了一種新型穩(wěn)定的鋯基大比表面積的金屬MOFs。這種Zr-MOFs具有工業(yè)應用所需的韌性，可耐受500℃以上高溫，對大多數(shù)化學物質(zhì)兼容。另外，即使暴露在10噸/平方厘米的外部壓力下，Zr-MOFs仍然保持很好的結晶性。