作者：Ke Liu, Zhaolun Ma, Bingji Li, Mingjing Deng, Qiu Cui*, Jing Wu*, Longyang Dian*

01 论文信息

论文信息

Ke Liu, Zhaolun Ma, Bingji Li, Mingjing Deng, Qiu Cui, Jing Wu and Longyang Dian. Photoinduced α-C(sp³)–H Functionalization of Cyclic Ethers via Synergistic Photocatalysis and HAT for Efficient C–C Bond Formation[J].Green Carbon, 2025.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2025.08.001

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Photoinduced α-C(sp³)–H functionalization of cyclic ethers via synergistic photocatalysis and HAT for efficient C–C bond formation

中文解读原链接

Green Carbon文章丨光催化与氢原子转移协同策略促进的醚类化合物碳氢键高效活化与选择性碳碳键构筑

02 背景简介

C(sp³)–H键因为其高键解离能和化学惰性，直接官能团化面临极大挑战。近年来，过渡金属催化在碳氢键官能团化方面取得了显著进展。但是普遍存在条件苛刻、金属残留和环境负担等问题。光催化的自由基过程策略更加绿色环保，能够在温和条件下高效激发惰性C–H键转化，符合绿色化学与可持续发展的理念。

山东大学典龙阳教授等人于Green Carbon期刊发表题为 “Photoinduced α-C(sp³)–H Functionalization of Cyclic Ethers via Synergistic Photocatalysis and HAT for Efficient C–C Bond Formation” 研究论文。该工作发展了一种光驱动与氢原子转移（HAT）协同作用新方法，利用光介导激发过氧化物DTBP作为氢原子转移试剂，在室温无过渡金属参与条件下实现了醚类C(sp³)–H键的高效活化及其碳–碳键构建，揭示了光化学与自由基化学结合在绿色合成化学中的独特优势。本研究获得了山东省泰山学者青年专家项目、国家自然科学基金、山东省重大创新工程、山东省泰山产业领军人才项目、微生物改造技术全国重点实验室揭榜挂帅项目等的大力支持。论文第一作者为博士研究生刘珂同学，硕士研究生马照伦、李秉吉等同学也做出了重要工作。

03 文章简介

协同作用机制：光激发与氢原子转移的高效耦合

本研究提出的全新策略，避免了贵金属催化剂的依赖，通过光能驱动过氧化物，实现了温和条件下的高效转化。

研究团队发现，二叔丁基过氧化物在反应体系中扮演双重角色。在特定波长光激发下，它能高效裂解产生高活性叔丁氧自由基。该自由基作为氢原子转移试剂，能够精准地攫取环醚分子α位上的氢原子，从而生成关键的碳自由基中间体。这种“光激发—氢原子转移”的协同作用模式，是整个反应能够顺利进行的关键。

图1. 光诱导引发的芳基烯烃与环醚之间相互作用的主要机制途径

底物适用范围广：从简单环醚到复杂杂环的普适性

该方法的优势之一在于其广泛的底物兼容性。研究表明，该策略不仅适用于四氢呋喃这类经典环醚，对于1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环以及含有羰基官能团的杂环醚类化合物，均能顺利发生反应。此外，一系列带有不同取代基的烯烃，如芳香族烯烃和长链脂肪族烯烃，都能作为有效的偶联受体，参与构建多样化的碳–碳键产物。这极大地拓展了该方法在复杂分子后期修饰中的应用潜力。

图2. 芳基烯烃与环醚发生偶联反应的反应物适用范围

绿色可持续：无过渡金属参与的温和转化

与传统的过渡金属催化体系相比，本研究发展的新方法展现出显著的绿色化学优势。整个反应过程在室温下即可启动和进行，无需额外加热，能耗更低。更重要的是，该方法完全摆脱了过渡金属催化剂，从根本上消除了产物中重金属残留的风险，符合绿色化学和可持续发展的核心理念，在药物合成与精细化工领域展现出广阔的应用前景。

总结与展望

该研究为惰性C(sp³)–H键的直接官能团化提供了全新策略，挖掘了光催化与自由基化学的协同潜力。与传统过渡金属催化体系相比，该方法更加温和、经济和绿色，具有广阔的应用前景。未来，典龙阳课题组将进一步探索该方法在药物分子后期修饰、复杂骨架构建及绿色合成中的应用价值，推动其绿色可持续发展。

04 作者简介

典龙阳 教授

典龙阳，微生物改造技术全国重点实验室（研究院）教授，博士生导师，Green Carbon青年编委。山东省泰山学者青年专家、山东省海外优秀青年基金获得者。主持国家重点研发计划课题和国家自然科学基金以及其他省部地市级和各类企业项目10多项。在 Chem. Rev.(×2)、Angew. Chem. (×2)、Green Chem. (×3)和ACS Catal.(×3)等国际期刊发表多篇高水平成果，应邀为 J. Am. Chem. Sci., Nat. Comput. Sci.和Green Chem等国际知名学术期刊审稿人。研究方向涵盖有机合成化学、化学生物学、微生物菌酶催化、合成生物学与人工智能筛选平台，聚焦生物质资源的绿色高效转化及生物活性分子的高效绿色合成。

崔球 教授

崔球，山东大学微生物改造技术全国重点实验室特聘教授，主要从事秸秆生物降解转化利用、单细胞蛋白及油脂规模化生产研究。以深度代谢定制、智能装备及算法、生物-化工融合工艺为特色，首创基于纤维小体的整合生物糖化策略及游离酶-纤维小体融合酶系糖化技术路线；自主设计超高效基因转化仪、动态代谢流分析设备、合成生物学自动化实验流水线、秸秆连续糖化反应器等装备，形成秸秆糖平台、天玑自动化平台、占微过程优化平台等生物制造全链条装备及技术支撑体系。

吴静 副教授

吴静，山东大学海洋研究院副教授，山东大学未来计划青年学者，山东大学特别资助类博士后，澳大利亚莫纳什大学联合培养博士。主要从事人工智能、计算机辅助虚拟仿真论证方面的研究。主持国家自然科学基金、多个项目；在所研究领域内以第一或通讯作者发表SCI 论文30余篇，授权国家发明专利10余项。获得山东省及山东大学优秀博士学位论文奖。担任Tunnelling and Underground Space Technology、Advances in Engineering Software、Engineering Optimization等多个国际期刊的专业审稿人。

05 Green Carbon

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