图 程序化交流电优化铜催化C–H键转化反应

　　在尊龙凯时项目（批准号：22031008）等资助下，武汉大学雷爱文教授团队在交流电合成化学方面取得进展，相关成果以“程序化交流电优化铜催化C–H键转化反应（Programmed alternating current optimization of Cu-catalyzed C–H bond transformations）”为题于2024年7月12日在线发表于《科学》（Science）杂志上。论文链接：http://www.science.org/doi/10.1126/science.ado0875。

　　电化学合成具有绿色、安全和低能耗的特性，有望用于解决当前基于化石能源的环境污染、安全生产风险和高能耗等问题。目前的电化学合成主要以直流电（DC）作为驱动力，并通过调节电流或电压控制化学反应过程。交流电（AC）具有极性反转和周期性波动的特点，并且具备如波形、频率、占空比等更多可调节电学参数的优势。然而，在电化学合成反应中引入更多维度的电学参数会导致可优化的反应条件呈指数级增加。因此，交流电合成技术目前仍处于萌芽阶段。

　　针对上述挑战，雷爱文教授团队开发了可编程波形交流电（pAC）合成技术，实现了铜催化的放氢气氧化交叉偶联反应。通过对波形电学参数（频率、电流和占空比）的程序编辑可得到定制化的交流电信号。不同编辑模式的电信号促进了电解条件下铜催化剂的循环再生，精准调控了铜催化剂形成含铜的碳自由基中间体等物种，实现了铜催化活化烷烃直接碳氢键氧化偶联反应和氧化双官能团化反应。该研究解决了电化学合成条件下过渡金属催化剂易在阴极析出失活而需用分离池的难题，为金属催化耦合电催化发展合成反应提供了新路径。