研究背景
氢解反应是一种基础化学过程，具有广泛的应用，传统上通常通过在高温和高压下使用异相催化进行，但其选择性有限。近年来的进展突显了均相催化作为一种有前景的替代方法，其在温和条件下提供了更好的选择性。然而，能够氢解碳-卤键（作为最基础、最具多功能性且广泛研究的官能团）的一般均相催化方法，仍然是一个未解决的挑战。为了解决这些问题，中国科学院大学赵达副教授团队在“Nature Synthesis”期刊上发表了题为“Late-stage deuteration and tritiation through bioinspired cooperative hydrogenolysis”的最新论文。本文展示了实现一般均相碳-卤键氢解所需的基本机制要求，特别聚焦于对挑战性但广泛存在的烷基氯化物的氚标记。研究者展示了通过生物启发的碳-卤键激活与氢化作用的协同作用，如何高效催化未活化有机卤化物的选择性氢解。通过该方法的应用，研究者能够实现药物相关有机卤化物的氘标记和氚标记，同时控制其反应性和选择性。
研究亮点
- 实验首次提出了均相催化下碳-卤键氢解的新策略，成功实现了对挑战性烷基氯化物的选择性氢解反应，展示了生物启发的碳-卤键激活与氢化协同作用的应用潜力。
- 实验通过生物启发的催化机理，结合B12催化剂和氢气分裂作用，成功开发了一种高效的均相氢解方法。该方法能够在温和条件下催化未活化的有机卤化物（如烷基氯化物）的氢解，并能够控制反应的选择性和反应性。
- 该研究还展示了该方法在氘标记和氚标记中的应用，通过高选择性催化实现了药物相关有机卤化物的标记，进一步提升了氚标记在药物研究中的实用性，提供了新的技术路径。
- 此外，研究表明，采用均相催化氢解的方法可以克服传统异相催化在高温高压下的选择性限制，为药物合成和化学标记提供了更为精准和高效的解决方案。
图文解读
结论展望
与传统的异相催化不同，研究者的研究展示了如何通过协同均相催化使氢解反应能够解决化学选择性和位点选择性地将放射性标签引入小分子和药物的双重挑战。这一方法还提出了一种概念上不同的催化剂激活策略，应用于维生素B12催化反应。此发现有望丰富交叉偶联技术的工具库，为有机卤化物原料转化为高价值、精细加工产品提供新的途径。Zhang, B., Zhang, Z., Wang, Y. et al. Late-stage deuteration and tritiation through bioinspired cooperative hydrogenolysis. Nat. Synth (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00716-0
