摘要：电化学作为一种化学合成工具，已被广泛应用于有机合成、药物发现等领域，并在过去的十年中经历了快速发展。与传统的化学合成方法相比，电化学具有反应条件温和、选择性高、环境友好等诸多优势，因此在绿色化学、能源存储、催化等多个领域得到了广泛应用。然而，电化学反应的实施往

研究背景

电化学作为一种化学合成工具，已被广泛应用于有机合成、药物发现等领域，并在过去的十年中经历了快速发展。与传统的化学合成方法相比，电化学具有反应条件温和、选择性高、环境友好等诸多优势，因此在绿色化学、能源存储、催化等多个领域得到了广泛应用。然而，电化学反应的实施往往需要复杂的实验设置，包括多种独特的电化学参数（如支持电解质、电极材料、电流/电位等），这使得其在合成化学中的普及受到一定限制。为了突破这一限制，近年来，高通量实验（HTE）技术在电合成领域得到了关注，旨在通过自动化、标准化的设备来加速反应发现和优化。

成果简介

为了解决这一问题，康奈尔大学Paul L. McEuen & 林松等人携手在Nature期刊上发表了题为“Light-harvesting microelectronic devices for wireless electrosynthesis”的最新论文。

该团队设计并开发了一种新型微电子设备，利用标准的纳米加工技术制造而成，成功实现了微升尺度上的无线电合成。这些设备仅通过可见光驱动，不依赖有线连接，能够将传统的96孔或384孔板转化为电化学反应器，从而简化了电化学反应的设置。这一创新使得电合成技术能够与高通量实验技术相结合，极大提高了反应筛选和数据生成的效率。

通过利用这种新型微电子设备（SPECS），研究团队不仅成功验证了其在已知电化学转化中的应用，还在串联电化学-化学转化、电光催化和库合成等方面展示了其广泛的应用潜力。利用这些设备，研究人员能够高效合成生物活性化合物，并加速了两种电合成方法的开发。特别是在步态改进方面，SPECS还被应用于一步法 aza-Shono偶联反应的开发，成功提高了该反应的效率和选择性。

研究亮点

1. 实验首次开发了可见光驱动的微电子设备（SPECS），实现了无线电合成。该设备利用标准纳米加工技术制造，能够将传统的96孔或384孔反应板转化为电化学反应器，且不依赖有线连接。通过这种创新设计，实验首次在微升尺度上实现了无线电合成，简化了电化学反应的设置过程。

2. 实验通过SPECS设备验证了其在多个已知电合成转化中的应用，取得了显著成果。通过验证，SPECS能够在氧化、还原和配对电解等反应中表现出良好的性能，证明其具备多种电化学转化的适用性，并能够有效加速反应开发过程。

3. 实验通过SPECS技术成功实现了串联电化学-化学转化、电光催化及库合成，进一步展示了其在高通量合成中的潜力。实验表明，SPECS不仅能够简化电合成反应的设置，还能应用于复杂的电光催化反应，并实现生物活性化合物的库合成，进一步推动了电合成方法的开发。

图文解读

图1：使用可见光驱动的微电子设备进行无线电合成。

图2：验证SPECS在已知电合成转化中的应用。

图3：SPECS在串联电化学-化学转化、电光催化和库合成中的应用。

图4：一步法 aza-Shono偶联反应的开发。

图5：基于SPECS的工艺开发。

结论展望

本文利用跨学科的技术整合，将有机合成、电化学和纳米加工相结合，推动了微型无线电子设备的发展，这种设备可以在微升尺度上实现高通量电合成，显著提高了电合成的效率和灵活性。

这一创新突破不仅简化了传统电化学反应的设置流程，还使其能够与现有的高通量实验基础设施无缝对接，降低了操作的复杂性，拓宽了电化学在有机化学中的应用范围。

其次，SPECS设备在药物化学相关化合物库的快速合成中展现出强大的应用潜力，同时也促进了新反应条件的发现，例如未曾报道的S–N偶联产物。这表明，电化学可以为合成化学提供新的反应路径，推动新型化合物的开发。

最后，本文的成果表明，未来电化学的广泛应用将不仅限于专业研究人员，借助简单、高效的设备设计，非专业人士也能轻松进入这一领域，从而加速电化学方法的普及和应用，推动科学技术的进一步发展。

文献信息

Górski, B., Rein, J., Norris, S. et al. Light-harvesting microelectronic devices for wireless electrosynthesis. Nature 637, 354–361 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08373-1

林松，康奈尔大学教授，斯隆奖得主（2019）。2008年本科毕业于北京大学，2010年和2013年在哈佛大学获得硕士和博士学位，师从Eric Jacobsen教授。在加州大学伯克利分校跟随Chris Chang教授进行博士后研究。2016年加入康奈尔大学，2021年晋升为终身副教授，2023年晋升为正教授。

林松教授实验室的研究属于广义的有机化学领域，特别侧重于合成电化学和电催化。

来源：华算科技