革命性的无金属交叉偶联反应中毕竟含有钯

“在电影上映后的几个小时内，我就听说了这件事，我立刻就想，这简直是胡说八道钯说,罗宾·贝德福德来自英国布里斯托尔大学。

贝德福德说的是催化性质该研究于2021年初发表Hai-Zhu余而且Hua-Jian徐和同事。¹他们证明了一种简单的胺催化剂可以取代钯在化学中最常见的碳碳成键反应之一:交叉偶联。贝德福德说，如果这是正确的，就会发生范式转变。“这将改变现状获得诺贝尔奖的领域一夜之间。

但这美好得令人难以置信。贝德福德和其他三个团队现在在三个独立的研究中证明了这一点²⁴这个反应并不是革命性的发现，只是钯催化能力的一个例子。经过一系列不幸的事件，Yu和Xu的团队无意中创造了一种异常稳定和活跃的钯络合物，躲过了他们的净化尝试和控制实验。有机化学家评论说:“我认为，在我看来，很明显是钯而不是胺在进行这种反应。绍纳帕拉丁来自美国罗彻斯特大学。

于和徐的研究在首次发表时引起了不小的轰动。他解释说，如果你能找到能颠覆钯的东西，我认为那将是一件大事马克Ondari他是农业化学公司Corteva的有机化学家。

在实验室烧瓶和工业反应器中，大约30%的碳-碳键是通过交叉耦合化学生成的。有成千上万的交叉偶联变化和修饰——所有这些都是由钯或其他过渡金属催化的。贝德福德说，如果一种简单的胺催化剂可以起到与昂贵且有潜在毒性的金属相同的作用，“我们就不会再使用钯或任何其他过渡金属了”。

危险信号

余、徐和同事们小心翼翼地清除了金属污染物。胺催化剂在硅胶上进行了层析纯化。研究小组用一种含硫材料处理胺，这种材料可以捕获大多数金属物种。他们用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测了反应混合物，这种方法可以检测出微量的金属。昂达里解释说:“所有的(对照)看起来都很好，但即使在这些对照中，也有可能出现假阴性。”

让他和许多其他化学家在社交媒体上持怀疑态度的原因隐藏在这项研究的支持信息中:胺催化剂是分两步合成的，每一步都涉及钯催化剂。昂达里说，这是一个巨大的危险信号，每个人(在审查和出版过程中)都应该对它提出更多的质疑。

接下来就是“真正意义上的同行评议”马修·科特勤描述过来自杜伦大学。他说:“每个人都去观察人们的反应，试图弄清楚到底发生了什么。”这种方法的重现性非常好——尽管原因是错误的。

贝德福德与基钦等人共同领导了其中一项反应研究，²毫无疑问，这个反应是由钯催化的。“引起我兴趣的一件事是，为什么(钯的种类)如此稳定?”事实证明，于和徐在胺合成中选择了膦配体，这是一个不幸的选择。这就产生了一种溴化钯复合物，在胺的色谱纯化过程中，它变成了一种非常坚固的氯化钯复合物。

Xu说，尽管他的团队在这个反应上工作了近四年，但这个案例表明，“以钯为主的传统偶联反应的一些有机催化版本可能是艰难的挑战”。

复杂的稳定

这种复合物也非常活跃，在百万分之一的情况下催化交叉耦合其它Koide来自美国匹兹堡大学，他领导了另一项研究。^3.他立刻对余旭的净化方法表示怀疑。在与制药公司合作时，他知道他们如何通过在特别选择的色谱树脂上进行多个纯化步骤来去除钯的痕迹。

钯配合物的稳定性也解释了它如何避免ICP-MS分析，说Zoltan诺瓦克来自匈牙利Eötvös Loránd大学，他联合领导了第三项响应研究。⁴“在你把材料放入机器之前，你必须正确地处理和溶解它。由于钯配合物不受Yu和Xu团队使用的稀酸的影响，它从未进入ICP样本。“我们没有料到ICP-MS样品制备方法[在2019年的一项研究对有机催化碳碳键形成的影响]并不适用于我们制备的胺催化剂，”Xu解释道。

匈牙利研究小组发现，在不涉及任何钯催化步骤的情况下制备胺完全丧失了其反应性。但这是Yu、Xu和同事们遗漏的一个对照实验。

Novák和他的同事们高度重视金属污染的可能性，因为类似的事情曾经发生在他们身上。Novák的同事回忆说:“当我在Zoltán的实验室读博士时，一位同事找到了在Sonogashira耦合中省略钯的条件。Gergely Tolnai他现在领导着自己的团队。只有在反应开始产生不一致的结果，并且变得难以复制之后，研究小组才意识到他们的碱，碳酸铯，含有足够的钯来催化反应。

基本错误

托尔奈说，幸运的是，这个错误在团队发表他们的研究之前就被发现了。但情况并非一直如此。在过去的几十年里，有很多关于所谓的无金属交叉偶联的报道，但没有一个被证明是真实的。一个突出的例子是第一个无过渡金属的铃木型联轴器那是在2003年。就像托尔奈的案子一样，钯的罪魁祸首原来是在基地．

虽然很难知道目前的情况是否可以避免，但贝德福德希望出版商能立即采取行动。在最初的报告发布几周后，这些回复就被提交(并以预印本的形式发表)。然而，他们花了近11个月的时间才出现自然的网站——有足够的时间让其他团队在不知不觉中开始使用反应。

今年7月,好晒中国华中科技大学的研究小组将一份研究报告提交给了化学科学展示如何使用“无金属”方法创建共轭微孔聚合物。⁵谭秦东解释说，他并不知道这些批评，因为大部分批评都是在推特上进行的，而推特在中国是被禁止的。当化学科学《纽约时报》的编辑部把预印本的评论寄给了他，他立即决定收回自己的研究．然而，这项工作花费了他的团队时间和金钱。他说:“这对我的学生影响尤其大，因为他们通常需要在一定时间内完成作业。”

“在数字时代，东西都在快速移动，(比如引发担忧的预印本)放那么长时间合适吗?”贝德福德纳闷道。谭秦东的论文本不应该发表。”

现在它是该留下还是该走?

在作者的要求下，于和徐的研究现在已经被撤回，但在类似的情况下，这种情况并不总是发生。贝德福德说:“我不明白为什么有些人似乎能够保留那些被证明是错误的文献，而另一些人却不能。”

小出说，我个人认为这些文件应该保留。“是的，他们的解释没有数据支持，但我们所有人实际上都可以重现这个实验。如果误读导致撤回，我会担心许多其他论文，就像所有原始结构不正确的自然产物一样。Ondari建议，联合撰写的总结论文应该保留在文献中，作为教学时刻。

Paradine说，这个案例凸显了科学家缺乏一个表达发表后担忧的普遍论坛。她补充道:“社交媒体的反应非常迅速，也非常强烈。”她指出，除了科学上的批评之外，“人们还在一定程度上争论，如果这些作者来自欧洲或美国，而不是中国，人们会如何指责他们。”我认为，如果不是这样的话，那些刻薄的话可能会更强烈。”

昂达里说:“这引起如此多关注的原因是，它试图挑战一个非常成熟的协议。”“但假设这是一个很大的组织发布的这篇论文，人们会立即以同样的方式扑向它吗?”我认为，健康的怀疑主义对科学始终是一件好事，只要我们对每个人都施加同样的压力。”

更正:2021年12月14日，该文章进行了更新，删除了消息来源认为是特权的信息。2021年12月16日，为了清晰起见，更新了肖娜·帕拉丁的评论。