摘要：电化学方法为合成溴反应提供了一种有效的方法。这种电化学策略由电驱动，通常在温和条件下运行，不需要强或有毒的氧化还原试剂，是一种有前景的可持续技术。由于阳极和阴极具有空间解耦的氧化还原系统，精确的电压范围和实时的电化学信号可以确保良好的反应选择性和高能效率。更重

电化学方法为合成溴反应提供了一种有效的方法。这种电化学策略由电驱动，通常在温和条件下运行，不需要强或有毒的氧化还原试剂，是一种有前景的可持续技术。由于阳极和阴极具有空间解耦的氧化还原系统，精确的电压范围和实时的电化学信号可以确保良好的反应选择性和高能效率。更重要的是，电化学电池的容易扩大化有利于通过电化学合成大规模生产化学品或药物。

在过去的几十年里，人们开发了各种电化学合成方法，以溴盐作为绿色溴源来生产溴化有机分子。商用电极如碳、Pt作为电化学电池的阳极，驱动电化学Br-氧化反应，原位生成Br2以进一步生成溴化有机分子，这些有机分子具有非常高的过电位、较差的法拉第效率和底物过氧化。因此，深入理解电化学产Br2 (BER)的机理，进而指导合理设计高性能催化材料至关重要。

近日，深圳大学苏陈良和香港城市大学刘彬等制备了一种富含氧空位的Co3O4催化剂(Co-OV@CP)，该催化剂在室温下表现出高的溴选择性和反应速率。

实验结果表明，以NaBr作为廉价的溴源，Co-OV@CP催化剂只需低至0.89 VSCE的电位就能以10 mA cm-2的电流密度驱动BER。同时，在Co-OV@CP上进行苯甲醚的电化学溴化反应，随着施加的阳极电位从0.9 V增加到1.1 V，Br取代茴香醇的法拉第效率在2小时内从69.1%增加到约91.6%，而如果电位进一步增加到1.3 V，法拉第效率则逐渐降低到83.1%。

此外，在4个循环反应中，在Co-OV@CP上的Br取代苯甲醚产率一直保持在超过90%，且稳定性测试后催化剂的形貌和结构未发生明显变化。

基于一系列电化学和原位光谱表征，以及密度泛函理论(DFT)计算，发现Co3O4上的氧空位可以有效调节Br*的吸附和解吸，以促进低过电位的BER；并且Co(OV)旁边的Co原子(Co(O))位点是电化学BER的活性位点。

更重要的是，通过BER原位产生的Br2在制备溴化芳烃中非常有效，实现了整体溴化法拉第效率大于90%，并且所开发的电化学BER方法可以轻松扩展到合成千克级的生物活性分子。

总的来说，该项工作通过实验和理论计算揭示了电化学BER的机理，也为设计热力学有利的氧化反应来制备增值产物提供了参考范例。

Scalable and efficient electrochemical bromination of arenes with Faradaic efficiencies surpassing 90%. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-57329-0

苏陈良，深圳大学特聘教授/博导，获教育部青年(2020，结题优秀)、深圳市杰青(2020)、鹏城学者(2018)、广东省特支计划青年拔尖(2017，结题优秀)、广东省自然科学二等奖(2024，排序第一)、Nano Res.青年科学家奖(2022)等个人荣誉或人才计划资助。主要从事小分子能源催化转化清洁合成医药化学品。近五年以通讯作者在Nat. Chem.、Nat. Catal.、Nat. Nanotech.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Angew.、AM、Natl. Sci. Rev.、Sci. Bull.、Chem. Soc. Rev.等期刊发表论文70余篇。

刘彬，教授，于2002年获新加坡国立大学学士学位，2004年获该校硕士学位，之后于2011年在美国明尼苏达大学获取博士学位。2011-2012年在美国伯克利加州大学化学系从事博士后研究。2012年受聘于新加坡南洋理工大学化学与生物医学工程学院任助理教授，并建立光电催化研究实验室。2017年2月，刘彬晋升为副教授，获得终身教职。2023年1月，刘彬教授加盟香港城市大学材料科学与工程系。近年来，刘彬教授的研究成果在国际著名期刊如Nat. Energy、Nat. Catal.、Nat. Water、Chem、Joule、Sci. Adv.、Nat. Commun.、JACS、Angew.、AM、Energy Environ. Sci.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.等发表论文200余篇，他引次数三万余次，H-index 85，在2019-2022年入选科睿唯安高被引学者。

来源：MS杨站长