伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）研究人员近日报告称，团队通过利用一种罕见且长期难以控制的镍氧化态，提出了获得热稳定Ni(I)化合物的新方法，并展示其在多类交叉偶联反应中的应用潜力。相关成果发表于《Nature Catalysis》。

该研究由UIUC化学教授Liviu Mirica领衔。论文指出，镍催化交叉偶联反应广泛用于构建碳-碳键与碳-杂原子键，是药物、农用化学品及先进材料合成中的关键步骤。传统体系多以Ni(0)或Ni(II)作为催化剂来源，而具有催化活性的Ni(I)来源因不易获得与稳定性不足而长期受限，但被认为可能开启不同于传统镍源的新反应路径。

Mirica在研究中表示，团队开发出“货架稳定”的Ni(I)化合物，并已获得国际专利，目前正与有意许可的制药公司及化学品供应商开展合作。

研究团队将突破点放在异氰化物这一类有机化合物上。Mirica指出，以往为稳定Ni(I)而采用的专用配体往往限制了其通用性，难以像Ni(0)或Ni(II)体系那样广泛应用。团队利用市售异氰化物作为简单的辅助配体与镍中心配位，构建出稳定且高效的Ni(I)催化剂体系，并称该体系能够以较高速度与选择性实现分子片段连接。

论文还强调，这些Ni(I)络合物具备易获取、制备简便、操作方便及货架稳定等特点。研究人员指出，这一点不同于多数Ni(I)络合物通常较不稳定、从而限制其在催化条件下应用的情况。

在催化性能验证方面，团队报告了两类Ni(I)异氰化物络合物的合成、表征与催化活性：一类为配位饱和的全同配合物，另一类为配位不饱和的Ni(I)-卤化物化合物，其中一种表现出略强的反应性。研究称，这些络合物具有快速配体置换能力，并在Kumada、Suzuki–Miyaura以及Buchwald–Hartwig交叉偶联反应中表现出良好性能，同时展现出化学选择性。

共同作者、Mirica团队前研究生Sagnik Chakrabarti表示，直接引入Ni(I)可能带来新的反应发现。研究团队在论文中讨论了一类此前镍催化剂未能实现的新反应类别，并指出这目前仅呈现出反应活性的“片段”，但显示通过合成不同于既有体系的物质，或可诱导出独特反应性。

此外，研究人员还提到，该体系在催化剂用量方面呈现出“极少量即可产生显著作用”的现象。Mirica称，这在镍催化中并不常见，因为相关反应通常需要较高的催化剂用量。

研究同时指出，异氰化物结构具有多样性，作为“观察配体”在反应发现中具备潜力。论文显示，该化学体系并不局限于研究中使用的叔丁基异氰化物，亦可扩展至其他类别的异氰化物。Chakrabarti表示，多种异氰化物的通用性为后续发展提供了基础。

根据团队表述，后续工作将进一步研究这些稳定Ni(I)化合物的结构与键合特征、潜在新反应性，以及烷基与芳基异氰化物所支持络合物之间的反应性差异；研究称，不同络合物已表现出不同的催化行为。