摘要：2025年3月8日，南开大学仇友爱团队在国际知名期刊《Nature Communications》上发表题为《Photoelectrocatalytic Cl-mediated C(sp3)–H aminomethylation of hydrocarbons

光电极的界面光电化学在太阳能转化领域已经得到了广泛研究，但其在有机化学中用于生产高附加价值化合物的应用仍面临挑战。

2025年3月8日，南开大学仇友爱团队在国际知名期刊《Nature Communications》上发表题为《Photoelectrocatalytic Cl-mediated C(sp3)–H aminomethylation of hydrocarbons by BiVO4 photoanodes》的研究论文。Anzai Shi为论文第一作者，仇友爱为论文通讯作者。

仇友爱，南开大学特聘研究员、博士生导师、独立课题组组长（PI），入选国家高层次人才青年项目，南开大学“百名青年学科带头人”。2007年本科毕业于中国矿业大学，导师：魏贤勇教授；2015年6月博士毕业于浙江大学化学系，导师：麻生明院士；2015年9月加入瑞典斯德哥尔摩大学Jan-Erling Bäckvall教授课题组从事博士后研究；2017年9月加入德国哥廷根大学Lutz Ackermann教授课题组从事博士后研究。2019年11月，以访问研究员身份加入日本理化学研究所（RIKEN）侯召民研究员课题组学习。2020年9月入职南开大学开始独立研究工作。

仇友爱研究员主要开展绿色有机合成研究，长期从事过渡金属催化的有机电化学、有机合成化学、主族元素化学及小分子电化学转化等方面的研究。以通讯作者或第一作者发表学术论文60余篇，含Nat. Catal.（1篇），J. Am. Chem. Soc.（5篇），Angew. Chem. Int. Ed.（14篇），Nat. Commun.（6篇），Acc. Chem. Res.（2篇），CCS Chem.（2篇），Chem. Soc. Rev.（1篇）。4篇入选ESI高被引论文。获授权中国发明专利7项。

在此，团队报道了一种利用自开发且可重复利用的BiVO4光阳极实现光电催化Cl介导的烷烃C(sp3)-H氨基甲基化反应。其中，苯胺与醛的快速缩合，以及BiVO4光阳极中光生空穴对苯胺电输入的降低，两者协同作用防止了苯胺的过度氧化，从而实现了目标产物的高收率。

机理实验表明，氯离子（Cl-）作为关键介质，能够被吸引到光阳极的空穴中并被氧化生成Cl2。随后，在光照作用下，Cl2发生均裂，生成氯自由基，这些自由基能够高效地从烃类化合物中提取氢原子。

这项工作为界面光电化学有机合成开辟了新途径，并展示了一种将太阳能高效转化为燃料的潜在方法。

图1：光电催化氯介导的烷烃C(sp3)-H氨基甲基化反应

图2：BiVO4光阳极的制备

图3：BiVO4光阳极的表征测试

图4：光电催化氯介导的烷烃氨基甲基化反应的底物范围

图5：光电催化氯介导的醇类氨基甲基化反应的底物范围

图6：药物分子和天然产物的后期修饰

图7：合成应用

图8：反应机理研究

图9：合理的反应机理

综上所述，该研究报道了一种基于BiVO4光阳极的光电催化氯介导的C(sp3)-H氨基甲基化反应，通过光生空穴氧化氯离子生成氯自由基，实现了烷烃的高效转化。

这一成果不仅为有机合成提供了一种绿色、可持续的新方法，还展示了BiVO4光阳极在复杂有机反应中的巨大潜力，为未来太阳能驱动的有机合成提供了新的研究思路。

Shi, A., Xie, P., Wang, Y. et al. Photoelectrocatalytic Cl-mediated C(sp3)–H aminomethylation of hydrocarbons by BiVO4 photoanodes. Nat Commun 16, 2322 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57567-2.

来源：朱老师讲VASP