简介1,2,4-三氮唑（作为配位化合物中的配体时缩写为Htrz）是是由两个碳原子和三个氮原子组成的五元环——三氮唑（C2H3N3）的两个同分异构体之一。1,2,4-三氮唑及其衍生物具有广泛的应用。[1]图1.1,2,4-三唑1,2,4-三氮唑是一种共平面的分子，其C-N键和N-N键的键长均在136-132pm的范围内，与芳香族化合物一致。[2] 尽管可以设想1,2,4-三唑有两种互变异构体，但事实上只有一种存在形式。1,2,4-三氮唑是两性的，在水溶液中氮的质子化和去质子化都易于发生。1,2,4-三氮唑鎓离子（C2N3H4+）的pKa为2.45。中性分子的pKa为10.26。[3]合成和制备1,2,4-三氮唑可以通过艾因霍恩-布伦纳反应（Einhorn-BrunnerReaction）或佩利扎里反应（PellizzariReaction）制备。未取代的1,2,4-三氮唑可以由氨基硫脲通过甲酸酰化，然后1-甲酰基-3-氨基硫脲环化为1,2,4-三甲唑-3(5)-硫醇来制备；硫醇经硝酸或过氧化氢氧化得到1,2,4-三氮唑。[5]图2. {[Fe(triazolate)(triazole)2](BF4)}n的结构部分[4]1,2,4-三氮唑拥有独特且优异的偶极作用、溶解性、刚性以及氢键形成能力等化学性质，不仅如此，1,2,4-三氮唑还可作为羧酸、酰胺和酸等基团的生物电子等排体，因此存在于许多药物结构中，也成为了新药设计和开发的优选骨架之一。[6][7] 1,2,4-三氮唑现已广泛应用于多种临床药物，包括抗真菌药物氟康唑和伊曲康唑[8]以及植物生长调节剂多效唑。[9] 而在配位化学中，1,2,4-三氮唑阴离子常作为桥接配体。[10]应用1,2,4-三氮唑衍生物已被积极用于制备许多生物活性物质和功能性材料当中。[11]目前，已约有15种上市药物和50种候选药物含有1,2,4-三氮唑结构。[12]图3.1,2,4-三氮唑的医学和技术应用实例上图所示的药物分子中，化合物1氟康唑（Fluconazole）和化合物2利巴韦林（Ribavirin）已分别作为抗真菌和抗病毒药物成功商业化上市。化合物3抗HIV-1药物多拉韦林（Doravirine）于2018年获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准上市，多拉韦林是一种非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTI)，其结构中也含有1,2,4-三氮唑结构。1,2,4-三氮唑的技术应用包括缓蚀剂（如图3中的化合物4）[13]、离子液体（如图3中的化合物5）[14]、金属络合剂[15]、用于发光器件的有机聚合物[16]和树枝状聚合物[17]。其中，缓蚀剂的抑制效率会随着其分子周围的电子密度的增加而增加，因此BBATT已被证实是一种比EBATT更好的缓蚀剂。此外，基于芳基/烷基取代咪唑鎓盐的离子液体构成了具有高度柔性的新一代离子液体。更值得一提的是，去质子化的母体1,2,4-三氮唑最近被证明是一种适用于酯的氨解和酯交换的活性酰基转移催化剂。[18]参考文献1. PottsK.T.(1961)."TheChemistryof1,2,4-Triazoles".ChemicalReviews.61(2):87–127. https://doi.org/10.1021/cr60210a0012. Jeffrey,G.A.;Ruble,J.R.;Yates,J.H.(1983)."Neutrondiffractionat15and120Kandabinitiomolecular-orbitalstudiesofthemolecularstructureof1,2,4-triazole".ActaCrystallographicaSectionB:StructuralScience.39(3):388–394. https://doi.org/10.1107/S010876818300258X3. Garratt,PeterJ.(1996)."1,2,4-Triazoles".ComprehensiveHeterocyclicChemistryII.pp.127–163. https://doi.org/10.1016/B978-008096518-5.00080-04. Grosjean,Arnaud;Négrier,Philippe;Bordet,Pierre;Etrillard,Céline;Mondieig,Denise;Pechev,Stanislav;Lebraud,Eric;Létard,Jean-François;Guionneau,Philippe(2013)."CrystalStructuresandSpinCrossoverinthePolymericMaterial[Fe(HTRZ)2(TRZ)](BF4)IncludingCoherent-DomainSizeReductionEffects"(PDF).EuropeanJournalofInorganicChemistry.2013(5–6):796–802. https://doi.org/10.1002/ejic.2012011215. C.Ainsworth(1960)."1,2,4-Triazole".OrganicSyntheses.40:99. https://doi.org/10.15227/orgsyn.040.00996. Keri,RangappaS.;Patil,SiddappaA.;Budagumpi,Srinivasa;Nagaraja,BhariMallanna(2015)."Triazole:APromisingAntitubercularAgent".ChemicalBiology&DrugDesign.86(4):410–423. https://doi.org/10.1111/cbdd.125277. Kaur,Ramandeep;RanjanDwivedi,Ashish;Kumar,Bhupinder;Kumar,Vinod(2016)."RecentDevelopmentson1,2,4-TriazoleNucleusinAnticancerCompounds:AReview".Anti-CancerAgentsinMedicinalChemistry.16(4):465–489. https://doi.org/10.2174/18715206156661508191211068. Kathiravan,MuthuK.;Salake,AmolB.;Chothe,AparnaS.;Dudhe,PrashikB.;Watode,RahulP.;Mukta,MaheshwarS.;Gadhwe,Sandeep(2012)."Thebiologyandchemistryofantifungalagents:Areview".Bioorganic&MedicinalChemistry.20(19):5678–5698. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2012.04.0459. Tesfahun,Wakjira(January1,2018).Yildiz,Fatih(ed.)."Areviewon:Responseofcropstopaclobutrazolapplication".CogentFood&Agriculture.4(1):1–9. https://doi.org/10.1080/23311932.2018.152516910. Haasnoot,JaapG.(2000)."Mononuclear,oligonuclearandpolynuclearmetalcoordinationcompoundswith1,2,4-triazolederivativesasligands".CoordinationChemistryReviews.200–202:131–185. https://doi.org/10.1016/S0010-8545(00)00266-611. Forageneralreview,seeCurtisA.D.M.;Jennings,N.inComprehensiveHeterocyclicChemistry,3rdedition,eds.A.R.Katritzky,C.A.Ramsden,E.F.V.Scriven,andR.J.K.TaylorPergamon,Oxford,2008.Vol.5,p.160.12. www.drugbank.ca;accessedonAugust2019.13. John,S.;Joseph,A.Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,16633.14. Meyer,D.;Strassner,T.J.Org.Chem.2011,76,305.15. Wang,Y.-L.;Zhang,N.;Liu,Q.-Y.;Shan,Z.-M.;Cao,R.;Wang,M.-S.;Luo,J.-J.;Yang,E.-L.Cryst.Growth&Design2011,11,130.16. Z.Liu,Y.X.Cheng,G.P.Su,L.X.Wang,X.B.Jing,andF.S.Wang,Synth.Met.2003,137,1113.17. Maes,W.;Verstappen,B.;Dehaen,W.Tetrahedron2006,62,2677.18. Yang,X.;Birman,V.B.Org.Lett.2009,11,1499.

不对称有机催化是一种强大的合成工具，它的出现弥补了金属催化反应的不足。1970年代，Eder等以及Hajos等分别报道了L-脯氨酸[L476193]催化的分子内不对称Aldol反应[1-2]，从而开创了这个领域的先河。不过该反应在当时被认为是个特例。之后在2000年，List等也报道了L-脯氨酸催化的分子内不对称Aldol反应[3]。同一年，MacMillan等记录了首个高对映选择性胺催化Diels-Alder反应[4]。这些报道引起了广泛的关注，对不对称催化剂领域的研究自此大量展开[5]。 随后，MacMillan将L-脯氨酸催化反应用于糖类的合成，从而证明了这类反应的重要性[6]。Córdova等则报道了在脯氨酸的催化作用下，受保护的羟基乙醛一步转化为己糖的不对称反应[7]。 与传统的过渡金属络合物催化剂相比，不对称有机催化剂的优点包括操作简便，易得并且低毒，这对药物生产有直接的好处，对绿色化学也有贡献。在不对称有机催化最初的巨大进展中，脯氨酸及其类似物发挥了主要的作用。通常，酮类作为受体的有机催化Aldol反应中，催化剂用量高，而该领域近期的发展则降低了催化剂的用量。Nakamura等报道了(R)-Convolutamydine的对映选择性合成，使用了5mol%的新型N-杂环芳基-磺酰基脯氨酰胺[T121188][8]。该反应中，催化剂的用量可以降低到0.5mol%，即可保留对映选择性，尽管反应需要更长时间才能完成。 Singh等基于脯氨酸开发出一类新的有机催化剂，并将其用于不对称直接Aldol反应，得到了优异的对映选择性(>99%ee)。该反应对于多种酮和醛都适用，且催化剂[S161308]用量仅为0.5mol%[9]。 由于这类有机催化剂的简单易得性和多样性等诸多优点，利用其它氨基酸作为有机催化剂的不对称反应也得到了广泛的研究。近来，Lu的团队尝试基于氨基酸结构获取大量的新型多功能有机催化剂[10]。二肽衍生的膦化合物[O356869]作为一种新的催化剂，已被证明可以促进丙二烯与丙烯酸酯或丙烯酰胺之间的对映选择性[3+2]环加成反应。 金鸡纳碱及其衍生物广泛用于金属催化的手性配体或作为有机催化剂，其与OsO4形成金鸡纳碱复合物可用于Sharpless不对称双羟基化反应[11]。其奎宁环上的叔胺可以成为Brønsted碱催化，Lewis碱催化，以及亲核催化的活性中心。奎宁环上的氮经烷基化后，得到的铵盐则可以用作相转移催化剂，即另一类有机催化。Hatakeyama，Ishihara等开发出了α-异铜色树碱（a-ICPN）[R404395]，β-6'-羟基异辛可宁[B152673]的一种伪对映体，并将其应用于MoritaBaylis-Hillman(MBH)反应[12]。 20世纪80年代，N-苄基辛可宁卤化物作为手性相转移催化剂被用于氨基酸的不对称合成以来[13]，大量由金鸡纳碱衍生的手性相转移催化剂被开发了出来[14]。90年代末期，出现了一种设计手性相转移催化剂的全新角度即基于C2-对称手性联萘骨架[15]。对于简化催化剂持续不断的努力，可以在更加温和条件下获得优秀对映选择性的新型催化剂也被开发出来。Maruoka等报道了一种3-氧化羟吲哚对Michael受体的对映选择性共轭加成，该反应使用了一种新开发出的吗啉衍生物手性相转移催化剂[B405698]，不需要加碱，在中性条件下、富含水的溶剂中即可进行[16]。 亲核卡宾是一类新兴的不对称有机催化剂。自从首个不对称分子内Stetter反应被Enders等报道后，出现了很多通过N-杂环卡宾(NHC)催化剂介导醛的极性转换实现不对称C-C键形成的报道[17]。Bode等利用一种原位生成的NHC催化剂[A466993]，高度对映选择性催化Diels-Alder反应制备出二氢吡啶酮[18]。 咪唑烷酮衍生物[R405171][S161185]是由MacMillan等开发的不对称有机催化剂，使用R405171和S161185的多种类型的不对称反应已有报道，例如MukaiyamaMichael加成[19]，α,β-不饱和醛的环氧化[20]，醛的1,3-加成[21]和Diels-Alder反应[22]。在所有情况下均能以高收率和高选择性得到目标产物。该反应常用于天然产物的全合成，也可用于构建复杂的稠环结构（如在多杀菌素中发现的）[23]。因此，R405171和S161185是不对称反应的有力工具，其在新型不对称反应中的应用值得期待。   R468479和I135692这两种脯氨醇衍生物被称为Hayashi-Jørgensen催化剂，可用于多种类型的不对称反应。例如，Hayashi等报道了硝基烯烃和醛的不对称Michael加成，得到了具有高对映选择性和非对映选择性的syn加成物[24]。此外，以该反应作为关键前期步骤，缩短了抗流感药磷酸奥司他韦的合成流程[25]。此外,Jørgensen的团队还报道了串联型Michael/分子内Morita-Baylis-Hillman反应，得到了环己酮衍生物[26]。  Ishihara的团队开发了一种用于对映选择性螺内酯化的新型碘代芳烃催化剂[N404608][27]。得到的螺内酯具有二烯结构，因此能与烯烃通过Diels-Alder反应一锅法合成具有光学活性的稠环化合物。此外，N404608还能用于构建不对称环缩醛[28]。  参考文献1. U.Eder,G.Sauer,R.Wiechert,Angew.Chem.Int.Ed. 1971,10,496.https://doi.org/10.1002/anie.1971049612.Z.G.Hajos,D.R.Parrish,J.Org.Chem. 1974,39,1615.https://doi.org/10.1021/jo00925a0033.B.List,R.A.Lerner,C.F.BarbasIII,J.Am.Chem.Soc. 2000,122,2395. https://doi.org/10.1021/ja994280y4.K.A.Ahrendt,C.J.Borths,D.W.C.MacMillan,J.Am.Chem.Soc. 2000,122,4243.https://doi.org/10.1021/ja000092s5.S.Mukherjee,J.W.Yang,S.Homan,B.List,Chem.Rev. 2007, 107,5471.https://doi.org/10.1021/cr06840166.A.B.Northrup,D.W.C.MacMillan,Science 2004,305,1752.https://www.science.org/doi/10.1126/science.11017107.A.Córdova,M.Engqvist,I.Ibraham,J.Casas,H.Sundén,Chem.Commun.2005,2047.https://doi.org/10.1039/B500589B8.S.Nakamura,N.Hara,H.Nakashima,K.Kubo,N.Shibata,T.Toru,Chem.Eur.J.2008,14,8079. https://doi.org/10.1002/chem.2008009819.(a)H.Kylmälä,A.Neuvonen,R.Jokela,Int.J.Org.Chem. 2013,3,162.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23445843/(b)V.Maya,M.Raj,V.K.Singh,Org.Lett. 2007,9,2593.https://doi.org/10.1021/ol071013l10.(a)W.Yao,X.Dou,Y.Lu, J.Am.Chem.Soc.2015,137,54.https://doi.org/10.1021/ja5109358(b)X.Han,F.Zhong,Y.Wang,Y.Lu,Angew.Chem.Int.Ed. 2012,51,767. https://doi.org/10.1002/anie.20110667211.(a)CinchonaAlkaloidsinSynthesisandCatalysis,ed.byC.E.Song,JohnWileyandSons,2009.(b)PrivilegedChiralLigandsandCatalysts,ed.byQ.-L.Zhou,JohnWileyandSons,2011.(c)S.G.Hentges,K.B.Sharpless, J.Am.Chem.Soc. 1980,102,4263.https://doi.org/10.1021/ja00532a05012.Y.Nakamoto,F.Urabe,K.Takahashi,J.Ishihara,S.Hatakeyama,Chem.Eur.J.2013,19,12653.https://doi.org/10.1002/chem.20130266513.U.-H.Dolling,O.Davis,E.J.J.Grabowski,J.Am.Chem.Soc.1984,106,446.https://doi.org/10.1021/ja00314a04514.T.Hashimoto,K.Maruoka,Chem.Rev.2007,107,5656.https://doi.org/10.1021/cr068368n15.T.Ooi,M.Kameda,K.Maruoka,J.Am.Chem.Soc. 1999,121,6519.https://doi.org/10.1021/ja991062w16.R.He,S.Shirakawa,K.Maruoka,J.Am.Chem.Soc. 2009,131,16620.https://doi.org/10.1021/ja906821y17.D.Enders,O.Niemeier,A.Henseler,Chem.Rev. 2007,107,5606.https://doi.org/10.1021/cr068372z18.(a)M.He,J.R.Struble,J.W.Bode,J.Am.Chem.Soc.2006,128,8418.https://doi.org/10.1021/ja062707c (b)M.He,G.J.Uc,J.W.Bode,J.Am.Chem.Soc.2006,128,15088.https://doi.org/10.1021/ja066380r19.S.P.Brown,N.C.Goodwin,D.W.C.MacMillan,J.Am.Chem.Soc. 2003,125,1192.https://doi.org/10.1021/ja029095q20.S.Lee,D.W.C.MacMillan,Tetrahedron 2006,62,11413.https://doi.org/10.1016/j.tet.2006.07.05521.H.-Y.Jang,J.-B.Hong,D.W.C.MacMillan,J.Am.Chem.Soc. 2007,129,7004.https://doi.org/10.1021/ja071942822.R.M.Wilson,W.S.Jen,D.W.C.MacMillan,J.Am.Chem.Soc.2005,127,11616.https://doi.org/10.1021/ja054008q23.Y.Bai,X.Shen,Y.Li,M.Dai, J.Am.Chem.Soc. 2016,138,10838.https://doi.org/10.1021/jacs.6b0758524.Y.Hayashi,H.Gotoh,T.Hayashi,M.Shoji,Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,4212.https://d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热电材料包含多种固体化合物，它们可以转化热能和电能。该特性引发了两种不同的技术应用：用于加热和冷却设备的温度梯度开发以及从废热发电。热电材料的转换效率与无量纲优值有关，ZT（公式1）：ZT=S2σT/κS=塞贝克系数σ=电导率κ=热导率T=绝对温度塞贝克系数，或热功率，是对每单位温差产生的电压量的一种度量，通常以μV/K表示。因此，获得高品质的热电优值需要保持高的电导率和大的热功率，并同时限制热导率。如图1所示，典型的热电模块包含串联连接的n型和p型热电材料。N型材料带有电子载流子，并具有负的塞贝克系数；相反，p型材料具有正的塞贝克效率，并带有空穴电荷载流子。在模块上施加温度梯度会使载流子向冷侧扩散，从而产生热电电压。  图1.典型热电模块的示意图。n型（红色）和p型（蓝色）材料的小腿是串联连接的，然后夹在陶瓷基板之间。在发电的情况下，热量会被施加到模块的一侧，引起电荷载流子在模块上的扩散并产生电流。ZT取决于模块的工作温度，并对所有温度范围下的原型材料在过去的几十年中均保持在约为1。这些材料包括室温（300K）下使用的锑和碲化铋、中等温度（650K）下的碲化铅和方钴矿锑化物，以及高温（1000K）下的硅锗合金。开发先进热电材料的主要挑战之一是将S、σ和κ解耦，而它们通常是相互依赖的。一种解决方法是通过纳米结构减少晶格对热导率的贡献。载热声子可通过引入大量纳米级的晶界而被分散。该方法已使得Bi-Sb-Te合金的ZT显著提高。3在此项研究中，纳米颗粒粉末是通过对大块铸锭进行机械研磨而生成的。所得到得粉末通过在真空下高温加压而固结，从而产生了ZT约为1.5的块状样品。PbTe-AgSbTe假二元系统中的相干纳米包裹体相还产生了低热导率和高ZT值（>1）。这是通过生产一种本体基质中含有纳米级沉淀物的材料而实现的。4最后，具有定制电子结构的热电材料合成已显示出喜人得结果，得到了ZT约为1.5的铊取代PbTe。5热电材料的大规模合成通常通过标准的冶金技术进行，例如粉末冶金和从高温熔体合成。高纯度的元素前体（见下面的列表）对于控制物理性能至关重要，因为杂质会对电导率和电荷载流子浓度产生负面影响。此外，使用高纯度起始材料可对最终材料的组成进行一致且精确的控制，而这对于涉及到故意掺杂/取代以及电子能带结构的定制研究至关重要。合成热电材料的其他方法包括溶液相途径，例如溶剂热合成和多元醇还原途径。这些过程在溶剂、表面活性剂和还原条件的选择之间可能会存在巨大差异，但所有过程都集中于从金属有机盐和金属卤化物盐，如硝酸铋和乙酸铅的阳离子溶液中沉淀出离散粉末。6-7合成热电材料的化学途径可直接到达纳米级材料，同样着重于将电导率和热导率去耦，并通过声子散射降低热成分。对可靠能源的持续需求可通过发现新的可持续能源以及提高发电技术的效率而满足。热电材料是通向替代性能源的一种方法，并可通过将废热转化为电能来显著提高发动机循环的效率。这种节能方法也可能对回收汽车尾气和电子设备的能量损失有用。表1.用于热电应用的高纯度金属产品​​​​​​​ ​​​​​​​参考文献1.SnyderGJ,TobererES.2008.Complexthermoelectricmaterials.NatureMater.7(2):105-114. http://dx.doi.org/10.1038/nmat20902.SootsmanJ,ChungD,KanatzidisM.2009.NewandOldConceptsinThermoelectricMaterials.Angew.Chem.Int.Ed..48(46):8616-8639. http://dx.doi.org/10.1002/anie.2009005983.PoudelB,HaoQ,MaY,LanY,MinnichA,YuB,YanX,WangD,MutoA,VashaeeD,etal.2008.High-ThermoelectricPerformanceofNanostructuredBismuthAntimonyTellurideBulkAlloys.Science.320(5876):634-638. http://dx.doi.org/10.1126/science.11564464.HsuKF.2004.CubicAgPbmSbTe2+m:BulkThermoelectricMaterialswithHighFigureofMerit.Science.303(5659):818-821. http://dx.doi.org/10.1126/science.10929635.HeremansJP,JovovicV,TobererES,SaramatA,KurosakiK,CharoenphakdeeA,YamanakaS,SnyderGJ.2008.EnhancementofThermoelectricEfficiencyinPbTebyDistortionoftheElectronicDensityofStates.Science.321(5888):554-557. http://dx.doi.org/10.1126/science.11597256.DirmyerMR,MartinJ,NolasGS,SenA,BaddingJV.2009.ThermalandElectricalConductivityofSize-TunedBismuthTellurideNanoparticles.Small.5(8):933-937. http://dx.doi.org/10.1002/smll.2008012067.AndersonME,BharadwayaSSN,SchaakRE.2010.Modifiedpolyolsynthesisofbulk-scalenanostructuredbismuthantimonytelluride.J.Mater.Chem..20(38):8362. http://dx.doi.org/10.1039/c0jm01424a