瑞士伯尔尼大学化学系PhD博士招生中!(导师Prof. Albrecht)

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瑞士伯尔尼大学PhD博士招生中!(导师Prof. Albrecht)

研究领域解析和深入探讨

Prof. Dr. Martin Albrecht的研究核心聚焦过渡金属在精准定义环境中的分子性质调控,其本质是通过配体 sphere 的选择性修饰,实现过渡金属活性中心的功能定制——这一方向是有机金属化学、催化科学与材料科学交叉的关键领域,兼具基础理论价值与应用导向意义。具体可拆解为四个相互关联的研究维度:

  1. 有机金属组件作为材料活性位点:将有机金属化合物嵌入材料结构(如多孔材料、聚合物),利用过渡金属的可控反应性赋予材料特定功能(如催化、传感、电子传输)。例如,将金属卡宾配合物负载于MOFs(金属有机框架),可制备兼具高比表面积与催化活性的功能材料,解决传统均相催化“难回收”的问题。
  2. 惰性键活化的新型催化体系开发:针对有机合成中“惰性化学键(如CH、CO键)难以高效活化”的痛点,设计基于过渡金属(如铁、钯、钌)的催化体系。通过配体电子效应与空间效应的调控,降低惰性键活化能垒,实现高效、高选择性的化学键转化——这对药物中间体合成、精细化学品制备具有重要意义。
  3. 超分子原理定制金属中心过程:运用超分子识别(如氢键、ππ堆积)构建金属配合物的超分子组装体,通过空间限域效应或分子间相互作用,精准调控金属中心的反应活性与选择性。例如,利用超分子笼包裹金属催化中心,可实现“底物特异性识别催化转化”的协同,提升反应的区域或立体选择性。
  4. 生物系统中卡宾键的相关性研究:卡宾键(如N杂环卡宾)是有机金属化学中的重要键合 motif,但其在生物系统中的存在与功能尚未被充分揭示。该方向探索生物分子(如酶)中是否存在卡宾型键合结构,以及其在生物催化、信号传导中的作用,为“生物启发的金属催化”提供新视角。

精读教授所发表的文章

1:“Enantioselective CH Amination Catalyzed by Homoleptic Iron Salox Complexes”。

2025年《Chemical Communications》

该研究开发了均配铁Salox配合物催化的不对称CH胺化反应——通过Salox配体的手性环境设计,实现了胺化产物的高对映选择性(ee值高)。胺化产物是药物、农药合成的关键中间体,该方法避免了传统胺化反应的预活化步骤,原子经济性更高,为手性含氮化合物的高效合成提供了新路径。

2:“Ligand Modification for the Tuning of Activity and Selectivity in the Chemoselective Transfer Hydrogenation of α,βUnsaturated Carbonyls Using EtOH As a Hydrogen Source”。

2025年《Dalton Transactions》

该研究以乙醇为氢源,通过配体修饰调控钌催化体系的活性与选择性,实现α,β不饱和羰基化合物的化学选择性转移氢化。创新点在于“以绿色溶剂乙醇为氢源”替代传统有毒氢供体,且配体的电子效应微调可精准控制反应优先还原羰基还是双键,为可持续催化合成提供了新策略。

3:“Application of FirstRow Transition Metal Complexes Bearing 1,2,3Triazolylidene Ligands in Catalysis and Beyond”。Chem. Soc. Rev.

2024年《Chemical Society Reviews》

该文系统总结了含1,2,3三唑基卡宾配体的第一行过渡金属(铁、钴、镍等)配合物在催化中的应用。第一行过渡金属因储量丰富、成本低、环境友好,是贵金属催化剂的理想替代者,而三唑基卡宾配体的电子可调性使其成为金属活性中心的优良“调节剂”。该综述不仅梳理了现有研究进展,还提出了“配体金属协同设计”的未来方向,为领域研究提供了重要参考框架。

4:“Heteroleptic TriazoleBisoxazoline Iron Complexes Reveal Lability of the IronCarbene Bond Even Within a Chelating Scaffold”。

2024年《Inorganic Chemistry》

该研究通过异配三唑双恶唑啉铁配合物,揭示了即使在螯合骨架中,铁卡宾键仍具有不稳定性。这一发现挑战了“螯合配体可增强金属配体键稳定性”的传统认知,为设计“动态可调”的铁催化体系提供了理论依据——通过调控铁卡宾键的解离/结合平衡,可实现催化活性的“开关”控制。

教授的学术地位

Prof. Dr. Martin Albrecht在有机金属化学与催化领域的国际影响力体现在“学术履历、科研资助与方法学贡献”三方面:

  1. 资深学术背景与国际视野:其学术生涯覆盖欧美顶尖机构——荷兰乌得勒支大学(PhD,师从Gerard van Koten,有机金属化学领域权威)、美国耶鲁大学(博士后,师从Bob Crabtree,催化化学专家)及瑞士汽巴公司(工业界经历),这种“学界工业界”交叉经历使其研究兼具理论深度与应用导向。2015年起任伯尔尼大学化学教授,2021年任化学、生物化学与药学系副主任,学术管理经验丰富。
  2. 顶级科研资助与荣誉:获得洪堡基金会Bessel奖(表彰国际杰出科研人员的学术成就与国际合作潜力)、欧洲研究理事会(ERC)Consolidator Grant(欧洲中期科研人员的顶级资助,支持创新性强、风险高的研究项目),这些荣誉标志着其研究质量与创新潜力得到国际权威机构认可。
  3. 方法学创新与领域推动:核心贡献在于“配体设计驱动的过渡金属催化性能调控”——提出了三唑基卡宾、PYA配体等系列新型配体,为第一行过渡金属催化剂的开发提供了关键工具;同时,其团队在惰性键活化、不对称催化等领域的研究,推动了绿色催化方法学的发展,尤其在“贵金属替代”与“原子经济性反应”方面,契合当代可持续化学的发展需求。

有话说

结合Prof. Dr. Martin Albrecht的研究脉络与领域空白,可提炼三个具有可行性的创新方向:

该项目以“过渡金属配体工程与催化性能调控”为核心,可从以下角度进行思考:

  • 第一行过渡金属催化的规模化应用瓶颈突破
  • 超分子催化体系的生物兼容性拓展,
  • 卡宾键生物功能的分子机制解析

申请者应当围绕“配体金属反应”的协同关系,结合实验与理论计算,提出具体且有差异化的研究问题。

具体而言

  • 创新点1:针对第一行过渡金属催化剂(如铁、钴)在规模化反应中易团聚、稳定性差的问题,可结合超分子自组装原理,设计“配体载体协同包裹”体系——利用两亲性配体将金属催化中心包裹于纳米胶束中,既通过配体调控活性,又借助胶束的空间限域效应抑制团聚,同时实现催化剂的循环回收。
  • 创新点2:探索超分子金属催化体系在生物正交反应中的应用——基于教授的超分子定制金属中心研究,设计可被细胞内特定信号(如pH、酶)激活的“智能”催化体系,实现活细胞内的精准化学转化,为疾病诊断与药物递送提供新工具。
  • 创新点3:结合结构生物学与有机金属化学,解析生物酶中潜在卡宾键的作用机制——通过X射线晶体学确定酶金属复合物的结构,结合量子化学计算,揭示卡宾键在生物催化中的电子转移路径,为开发“生物模拟”的高效催化剂提供结构基础

博士背景

Benzene,化学化工学院博士生,专注于有机合成化学和绿色化学研究。擅长运用计算化学和人工智能辅助设计方法,探索新型催化剂和环境友好型合成路径。在研究光驱动CO2还原制备高附加值化学品方面取得重要突破。曾获国家奖学金和中国化学会优秀青年化学家奖。研究成果发表于《Journal of the American Chemical Society》和《Angewandte Chemie》等顶级期刊。

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