近日，由东华理工大学质谱研究团队联合江西中医药大学、吉林大学、中国科学院大连化学物理研究所完成的研究成果“Demethylation C–C coupling reaction facilitated by the repulsive Coulomb force between two cations”发表在Nature子刊《Nature Communications》上。东华理工大学江西省质谱科学与仪器重点实验室张小平副教授为论文的第一作者。

两个碳正离子碰撞反应原理图

张小平团队开发了一种前沿技术——通过电场驱动克服库仑排斥力。该项技术利用正电荷之间的排斥力将有机离子的平动能快速转化为振动能，从而诱发一些不受官能团限制的化学反应。他们自主设计并研制了一套包括毛细管喷雾阵列、反应容器组件、电极模块和电压控制模块等在内的新型实验装置，成功实现了两个正离子的碰撞与反应，获得了相应的碳碳偶联反应产物。中国科学院大连化学物理研究所的理论研究员团队通过高精度的分子动力学模拟对这一创新成果进行了验证，充分证明两个带正电荷的有机物质可以通过同性电荷之间的排斥效应，作为一种“虚拟催化剂”来促进碳链增长反应。

实验装置原理与数据结果

这项技术不仅开创性地运用了库仑排斥力来催化化学反应，而且在整个过程中摆脱了对经典催化剂和其他化学试剂的依赖，代表了一种纯物理规律驱动的新方法，为未来的化学、化工、材料、制药乃至环境保护及生命科学的发展提供了新的思路，具有巨大的应用潜力和科学价值。（文/詹梅香 图/张小平）