雷爱文，武汉大学化学与分子科学学院教授，博士生导师；国务院政府特殊津贴专家(2020)，第四届Yoshida Prize(吉田奖，2019)，国家“万人计划”科技创新领军人才(2017)，国家中青年科技创新领军人才(2015)，英国皇家化学学会会士(2015)，长江学者特聘教授(2014)，国家杰出青年科学基金(2010)，教育部高等学校科学研究优秀成果(科学技术)一等奖(2017，第一完成人)，湖北省自然科学一等奖(2012，第一完成人)。担任(曾任)中国化学会催化委员会均相催化专业委员会副主任委员、中国化学会有机化学学科委员会委员，中国化学会物理有机化学专业委员会委员，Chemical Reviews、Chem、ACS Catalysis顾问编委、Chemistry-An Asian Journal、Chinese Chemical Letters编委，ChemSusChem国际顾问编委。

2个月内，雷爱文教授团队连发Science和Nature，今日，雷爱文教授课题组再发Nature Chemistry，下面，就让小编带大家一起拜读一下雷爱文教授课题组的这些研究成果。

《Science》：交流电合成重大突破！

直流电（DC）电合成在过去的一个世纪中不断优化，在各种工业流程中发挥着举足轻重的作用。交流电合成具有极性反转和周期性波动的特点，在多种化学反应中可能具有优势，但其设备、原理和应用场景仍未得到充分开发。

从左至右：杨庆红，雷爱文，曾力，王建兴和易红

在这项工作中，武汉大学雷爱文教授课题组介绍了一种可系统调整电流、频率和占空比的编程交流（pAC）电合成协议。代表性pAC波形的应用有助于交叉耦合和双官能化反应中铜催化的碳氢键裂解，这些反应在直流和化学氧化条件下表现不佳。此外，通过观察不同波形应用下催化剂的动态变化，可以深入了解其机理。相关研究成果以题为“Programmed alternating current optimization of Cu-catalyzed C-H bond transformations”发表在《Science》上。曾力、杨庆红和王建兴为论文的共同第一作者。

《Nature》：电催化芳烃和杂芳烃还原氘代

氘标记在新药研发、质谱内标、化学反应动力学和生物示踪等研究领域得到了广泛应用。例如，氘代药物如氘代丁苯那嗪（安泰坦）、多纳非尼（泽普生）以及VV116（民得维）等，已经获批上市。此外，核磁共振氘代谢成像作为一种新兴的分子代谢成像技术，备受关注。然而，现有的氘标记技术手段十分有限，特别是在实现多个氘原子的引入和获得高氘标记率方面，仍然面临重大挑战。这导致氘标记化合物的价格居高不下。因此，开发基于廉价氘源的高效氘标记方法具有重要意义。饱和（杂）环状结构广泛存在于药物和天然分子中，利用廉价易得的芳烃化合物合成氘标记的饱和（杂）环状化合物是一种经济且高效的途径。然而，到目前为止，尚未开发出适用于广泛应用的芳烃还原氘标记方法。

从左至右：雷爱文教授 邓宇琪 步发祥 李武教授

基于以上挑战，雷爱文教授和李武教授从原创电极材料出发，通过电合成新技术成功解决了这一难题。本文报道了一种用于烯烃双官能化的替代模块化方法，包括自由基触发的官能团易位和通过光/钴双催化的远程 C(sp3)-H 去饱和。通过系统地结合自由基加成、官能团迁移和钴促进的氢原子转移，作者成功地实现了碳碳双键和另一个官能团的易位，具有精确的位点选择性和显着的E/Z选择性。这种氧化还原中性方法与多种氟烷基和磺酰基自由基前体表现出良好的相容性，能够实现苯甲酰氧基、乙酰氧基、甲酰基、氰基和杂芳基的迁移。该协议提供了同时转换多个位点的解决方案。相关成果以“Electrocatalytic reductive deuteration of arenes and heteroarenes”为题发表在《Nature》上，第一作者为步发祥、邓宇琪为论文的共同第一作者。

最新《Nature Chemistry》：自由基引发的 C-C 双键和官能团易位

过去一个世纪以来，合成化学领域一直专注于通过精准的化学操作推动分子转化。远程C-H键或官能团（FG）的转化有望开辟新的合成途径，但由于高键能和选择性问题，面临挑战。自由基氢原子转移（HAT）技术为远程C-H功能化提供了重要手段，同时远程官能团易位为非传统位点的反应开辟了新途径，难以通过其他方法实现。这类易位反应在化学工业中有重要应用，如烯烃复分解和穿梭催化。虽然C-H官能化具有直接性，FG易位则具备更高的原子经济性。结合这两种方法的策略有望推动复杂分子的合成，但目前仍面临挑战。

今日，武汉大学雷爱文教授、易红研究员和戚孝天教授共同报告了一种用于烯烃双官能化的替代模块化方法，包括自由基触发的官能团易位和通过光/钴双催化的远程 C(sp3)-H 去饱和。通过系统地结合自由基加成、官能团迁移和钴促进的氢原子转移，作者成功地实现了碳碳双键和另一个官能团的易位，具有精确的位点选择性和显着的E/Z选择性。这种氧化还原中性方法与多种氟烷基和磺酰基自由基前体表现出良好的相容性，能够实现苯甲酰氧基、乙酰氧基、甲酰基、氰基和杂芳基的迁移。该协议提供了同时转换多个位点的解决方案。相关成果以“Radical-triggered translocation of C–C double bond and functional group”为题发表在《Nature Chemistry》。第一作者为Shengchun Wang, Xu Luo和Yuan Wang为共同一作。

图 1：FG 易位策略

图2 机理研究

图 3：DFT 计算和合理机制

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来源：高分子科学前沿

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