图 卤代烃的协同催化氢解实现氚同位素标记

在国家自然科学基金项目（批准号：22101278）等资助下，中国科学院大学赵达课题组在氢同位素标记方面取得新进展。研究成果以“仿生协同催化氢解助力后期氘化和氚化（Late-stage deuteration and tritiation through bioinspired cooperative hydrogenolysis）”为题，于2025年1月22日发表在《自然·合成》（Nature Synthesis）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s44160-024-00716-0。

氢解反应是一类基础且应用广泛的化学反应，通常依赖于高温高压下进行的非均相催化过程。氚标记是氢解反应的一个重要应用，主要用于药物研发中的放射性标记。近年来，均相催化下的氢解反应因其在温和条件下具有更好的选择性而受到广泛关注。尽管已有一些关于均相催化碳-卤键氢解反应的研究，但针对碳-卤键的均相氢解反应的通用催化方法，尤其是适用于广泛存在的烷基氯化物的氢同位素标记反应仍亟待创建。

针对上述问题，赵达课题组通过仿生协同催化的策略，利用维生素B12作为含钴(III)中心催化剂，在碱存在下，通过光诱导的配体-金属电荷转移（LMCT）生成高活性关键Co(I)中间体。随后Co(I)中间体通过SN2反应与有机卤化物作用，形成Co(III)-烷基复合物，在光照下释放烷基自由基，与铑催化剂协同，实现了不同碳卤键之间的选择性氢解反应。该方法不仅具有高度的官能团耐受性和操作简便性，还可以通过使用不同的催化剂实现不同碳-卤键的精准选择性氘化和氚化，为有机卤化物的氢同位素标记提供了一种新的解决方案。