4月25日，宾夕法尼亚大学化学系教授Patrick J. Walsh应邀做客理学院第147期科学大讲堂，为我校师生带来了“C-C and C-N Bond Formation through 1- and 2-Electron Processes”的学术分享。讲座由化学系副教授贾铁争主持。

在讲座中，Patrick J. Walsh介绍了他的团队在2-氮杂烯基阴离子方面的研究，这包括单电子或双电子过程。研究团队发现，在没有过渡金属催化剂的条件下，2-氮杂烯基阴离子通过SET反应与芳基卤化物和受阻的烷基碘化物发生交叉偶联，然后经历自由基-自由基偶联过程。这种反应方式被用于制备多种有价值的杂环化合物。后续的研究发现更多有趣的化学反应，包括不寻常的1,2- HAT反应和由2-氮杂烯衍生的2-氮杂烯基中间体的对映选择性金属催化反应。

随后，他介绍了利用次磺酸负离子作为有机催化剂。他开发了用有机催化方法从苯氯和苯甲醛衍生物合成炔的方法。他分享了利用次磺酸负离子作为有机催化剂使苄基卤化物偶联生成反式二苯乙烯的例子，该方法也可用于间二氯苄的偶联聚合。他开发了一种次磺酸负离子催化的方法，以亚胺和苯基卤化物或烷基卤化物合成反式叠氮嘧啶，反应具有高收率和高非对映选择性。

在问答互动环节，现场师生就2-氮杂烯基阴离子的反应活性、后续合成应用场景以及次磺酸负离子催化剂的活性等方面进行了积极提问。Patrick J. Walsh给出了详细的解答。

问：用阴离子产生自由基，该物种非常活泼，因此如何实现自由基的交叉偶联，并抑制自由基本身的自偶联?

答：这可以通过持久性自由基效应实现。反应体系产生两种自由基，一种是瞬时性自由基，一种是持久性自由基。瞬时性自由基可与持久性自由基反应，也可以发生自偶联，因此反应中会产生少量自偶联的副产物。随着瞬时性自由基的消耗，持久性自由基的浓度就会升高，所以只要度过反应的开始阶段，反应体系中持久性自由基的浓度会远远大于瞬时性自由基，从而使得瞬时性自由基更容易与持久性自由基反应。

问：2-氮杂烯基阴离子直接还原了卤代烃吗？

答：是的，他们有直接还原卤代烃的能力，这主要通过阴离子与卤代烃之间的单电子转移过程。相比于过渡金属类还原剂，2-氮杂烯基阴离子具有低成本和低毒性的优势。

讲座最后，俄罗斯工程院外籍院士、化学系讲席教授张绪穆和贾铁争共同为Patrick J. Walsh颁发了科学大讲堂荣誉证书。