由SLAC国家加速器实验室的Ali Sundermier制作
无花果
S1
轴向和赤道一致性的AIMS波包总体
(上图)伍德沃德-霍夫曼允许从ax和eq αPH生成光产物(异丙基表示为R基团)
(下图)所有90个集成电路(ax和eq各45个)光激发后第一皮秒轴向(左)和赤道(右)AIMS动力学的波包总数
每5fs的快照基于αPH、cZc、cZt和tZt配置进行入库，并根据其幅度进行加权
插图显示tZt-DOT群体分解为ZZDOT和ZEDOT对ax(左)和eq(右)光产物的贡献
ax和eq集成电路中的旋转开环几乎只导致WH预测的ZZDOT(红色)和ZEDOT(蓝色)光产物
学分:10
1126/科学
abk3132 1965年，科学家罗伯特·伯恩斯·伍德沃德和罗阿尔德·霍夫曼设计了一套规则来预测电环反应的结果，电环反应是有机化学中的一类重要反应
伍德沃德-霍夫曼规则解释了为什么某些化合物不能形成，而其他化合物很容易产生，并预测了原子将如何排列在开环反应中形成的产物中
他们为该领域的许多化学理论奠定了基础，并为罗阿尔德·霍夫曼赢得了1981年的诺贝尔化学奖
在这些规则形成半个多世纪后，美国能源部SLAC国家加速器实验室的科学家们已经捕捉到了这些规则所预测的过程是如何利用该实验室的超快电子照相机MeV-UED展开的
“上周发表在《科学》杂志上的研究结果首次直接证实了这些规则，并可能导致对化学和生物学中具有重要作用的反应有更好的理解
领导这项研究的SLAC科学家托马斯·沃尔夫说:“两代化学家已经了解了伍德沃德-霍夫曼规则，并且有很多源自这些规则的概念性想法。”
“但直到现在，这些基本上都是预测
没有人见过它们实时展开
在我们的研究中，我们发现了一种方法来对反应进行成像，并观察分子如何按照这些规则的预测转化为产品，直接证实了它们确实有效
" 打开戒指 环形分子在许多由化学键的形成和断裂驱动的生物和化学过程中起着关键作用
研究人员利用兆电子伏-UED效应制作了一部高清“电影”，讲述了环形气体分子响应光线而破裂的过程
利用一种被称为超快电子衍射(UED)的技术，研究人员将一束以百万电子伏(MeV)为单位测量的高能电子束穿过样品，以精确测量成对原子之间的距离
在最初的激光闪光后，以不同的时间间隔拍摄这些距离的快照，并跟踪它们的变化，这使得科学家能够创建一个光诱导的样品中原子重排的定格电影
他们的研究首次利用了MeV-UED的灵敏度来研究构象异构体，这是一种形状略有不同的相同分子的结构，在化学中是不可缺少的，但用现有的实验方法很难研究
伍德沃德-霍夫曼规则预测，研究样品α-水芹烯的不同构象异构体将从开环反应中产生不同的产物
利用MeV-UED，研究人员能够实时跟踪α-水芹烯的特定构象如何转变为伍德沃德-霍夫曼规则预测的反应产物，解决了关于分子环打开的确切运动的长期争论
沃尔夫说:“这是第一次有人直接观察到这个运动。”
“我们证明分子完全按照伍德沃德-霍夫曼规则预测的方式打开
" 重要的转变 接下来，沃尔夫希望在分子水平上研究类似的反应，以更好地理解构象异构体在化学反应中的作用
沃尔夫说:“不同从众者的重要性还有待充分探索。”
“由于SLAC计划升级其X射线自由电子激光器，新的成像技术和能力得以实现，它可能成为一个重要的研究领域，真正改变我们看待有机分子光化学的方式
"
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