新闻网讯（通讯员高妍）近日，国际化学领域期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）在线发表武汉大学高等研究院研究员易红、教授雷爱文，化学与分子科学学院教授戚孝天研究团队的最新研究成果。该研究围绕电化学条件下烯烃与磺酰胺之间C–N键形成反应的机理分化及选择性来源等关键科学问题，揭示了底物氧化电位差异在反应路径调控中的重要作用，为理解电化学胺化反应机理及发展高效合成体系提供了新的研究思路。
论文题为“Deciphering Mechanistic Pathways and Selectivity in Electrochemical Oxidative C–N Bond Formation between Olefins and Sulfonamides”。武汉大学高等研究院博士王鹏杰、硕士研究生丁伟以及化学与分子科学学院博士邓双为论文共同第一作者，易红、雷爱文与戚孝天为论文通讯作者，高等研究院为第一署名单位。
C–N键广泛存在于天然产物、药物分子及功能材料中，其高效、精准构建始终是有机合成研究的重要课题。传统C–N键构建方法通常依赖过渡金属催化剂和强氧化剂，反应条件相对苛刻且可能带来环境负担。相比之下，电化学合成以电子作为“清洁试剂”，可在无需额外化学氧化剂和金属催化剂的条件下实现底物活化，在绿色化学与可持续合成领域展现出重要潜力。尽管近年来电化学烯烃胺化反应取得了一定进展，但不同反应体系所呈现的机理分化、关键中间体的演化过程及反应选择性的决定因素仍缺乏系统认识。
针对上述问题，研究团队从底物氧化电位差异出发，对电化学烯烃胺化反应中的C–N键形成路径开展机理研究。通过开发的原位电化学电子顺磁共振谱学（EC-EPR）技术对反应过程进行实时表征，直接观测到烯烃自由基阳离子和氮中心自由基等关键活性中间体，为机理分析提供了重要实验依据。研究表明，不同底物的相对氧化能力在反应机理分化中起关键作用：当烯烃更易被氧化时，反应首先生成烯烃自由基阳离子，随后由含氮亲核试剂进攻完成C–N键构建；当磺酰胺更易被氧化时，则优先形成氮中心自由基，并通过自由基加成启动后续转化；而当两者氧化电位接近时，则可能经历同步氧化并通过自由基—自由基交叉偶联路径实现胺化反应。该研究从底物氧化性质角度对不同电化学胺化反应机理进行了统一分析，为理解反应路径及选择性来源提供了新的视角。
在机理研究基础上，团队进一步拓展了相关反应的合成应用，发展了电化学环化反应新方法，实现吡咯烷骨架的高效构建。吡咯烷结构广泛存在于多种药物分子、天然产物及生物活性分子中，具有重要结构与应用价值。同时，团队还发展了烯丙位胺化反应，实现了部分原本反应性较低烯烃底物的官能化转化，该方法对多种取代基和官能团具有良好的兼容性，体现出较好的反应普适性和合成应用潜力。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和湖北省技术创新专项项目的资助，并获得武汉大学科研公共服务条件平台支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c20261
