麻省理工学院的化学家们设计了一种新的化学反应，使他们能够合成一个含磷的环，使用一种催化剂将磷添加到被称为烯的简单有机化合物中。
他们的反应产生了一个包含两个碳原子和一个磷原子的环，可以在常温常压下进行，并且利用了一种新型的"弹簧式"含磷分子来提供磷原子。这是一个罕见的发现新催化反应的例子，它开辟了一个真正丰富的新机会，通过一个以前从未存在的反应来做化学。
这些含磷环可以作为其他反应的催化剂，或作为有用化合物的前体找到用途。该论文本周发表在《美国化学学会杂志》上。在碳原子之间含有双键的有机化合物，也被称为烯烃或烯类，是许多工业上有用的化学反应的重要前体。通过打破这些碳-碳键并添加新的原子或原子组，研究人员可以创造出各种各样的新产品。化学家们以前曾想出办法，通过添加另一个碳原子、一个氮原子或一个氧原子，将碳-碳双键转换成一个三元环。这种化合物可以在塑料、药品、纺织品和其他有用的产品中找到。然而，由于磷比碳、氮或氧重，一直很难找到一种方法，在不使用需要苛刻化学条件的"蛮力"方法的情况下将其纳入烯烃中。
麻省理工学院的团队希望想出一种方法，在温和的条件下进行这种反应，使用一种催化剂将一个亚磷酸盐基团，即一个与有机化学基团结合的磷原子，转移到烯烃中。为了实现这一目标，他们需要一种可以作为亚磷酸盐来源的起始材料，但这种化合物并不存在，因为用于碳等较轻元素的直接类似物与磷不稳定。麻省理工学院的团队使用了一种不同的磷源进行反应，一种康明斯实验室在2021年首次合成的化合物。这种分子是一个四面体，这种形状本身具有很大的能量"应变"，很像一个压缩的弹簧，因为形成四面体的四个原子之间的键角很小。
这种被称为三叔丁基磷四面体的化合物有三个顶点，由连接到一个叫做叔丁基的化学基团的碳原子组成，还有一个顶点由一个带有一对不共享电子的磷原子组成。在适当的条件下，这个紧张的分子可以被拆开，释放出磷原子。利用这种弹簧分子，研究人员能够使用一种含镍的催化剂将亚磷酸盐转移到烯烃中，从而形成三元环。这一反应可以在室温下进行并且产量很高。