近日，上海交通大学变革性分子前沿科学中心长聘教轨副教授、吕志和科学园入驻科学家申涛团队在《Nature Synthesis》报道了一种电光催化脱羧双氯化策略，实现了脂肪族羧酸向邻双氯化合物的高效、高选择性转化。该研究中1,2-二氯乙烷（DCE）兼具溶剂与氯源的双重功能，在无需外加氧化剂或还原剂的温和条件下，将廉价易得的羧酸直接转化为高附加值的邻位双氯化物，为脱羧官能团化领域开辟了新的方向。

脂肪族羧酸是自然界与合成化学中最为丰富且具备高可编程性的官能团之一。尽管脱羧官能团化已成为构建C–C键和C–杂键的重要手段，但现有研究多局限于脱羧单官能团化，将脱羧反应与相邻C–H键选择性活化相结合以实现邻位双官能团化的策略此前没有相关报道。基于申涛团队对光电催化连续多位点官能团化的持续兴趣（Nat. Chem. 2026, 18, 656–668；Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e22498；Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202508166；Nat. Commun. 2025, 16, 6115），申涛团队通过巧妙结合光催化与电化学技术，开发了一种两步串联反应策略（图1）：首先，利用光催化将羧酸高效转化为烯烃中间体；随后，该烯烃在阳极氧化及氯离子介导下发生邻位双氯化反应。该策略的核心在于三者的协同作用：DCE在阴极还原释放氯离子，阳极氧化氯离子生成亲电氯物种，而光催化循环负责生成烯烃，从而实现了从羧酸到邻双氯化物的转化。

图1. 脂肪族羧酸脱羧官能团化反应

作者以N-Cbz-哌啶-4-羧酸作为模板底物，以二[2-(2,4-二氟苯基)-5-三氟甲基吡啶][2-2'-联吡啶]铱二(六氟磷酸)盐为光催化剂，氯（4-甲氧基吡啶）二（二甲基乙二胺）钴作为钴催化剂，碳酸铯作碱，四丁基氢氧化铵（10 wt% in H₂O)为电解质，1,2-二氯乙烷(DCE)作溶剂和氯源，在一个大气压N₂氛围以及430-435 nm蓝光照射下，恒压4.5 V，40 ℃反应10小时，即可以63%的分离产率得到产物3a。

在最优条件下，申涛团队首先考察了天然产物及药物分子羧酸底物范围的适用性（图2）。不同的β-氨基酸可以以中等收率得到邻双氯化产物。针对一级长链脂肪酸，通过优化混合溶剂体系及采用分步加碱策略，有效抑制了酯类副产物的生成，成功制备了月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸及硬脂酸等衍生物的脱羧双氯化产物。并适用于甾体羧酸、虫胶酸及油酸等天然产物和药物分子的后期修饰，复杂底物均能实现高效转化。

图2. 天然产物及药物分子羧酸

随后，对简单羧酸进行了底物拓展（图3）。该反应同时适用于一级，二级，三级羧酸，N-保护哌啶羧酸、环己基羧酸、环戊基及环庚基羧酸均能以中等至良好的产率和优异的非对映选择性（>20:1）转化为相应产物。该体系还表现出优异的官能团耐受性，兼容炔烃、酯基、酰胺及卤素等多种基团。

图3. 简单羧酸底物范围

值得注意的是，市售肥皂中的混合高级脂肪酸盐可直接参与反应，以37%的总收率得到一系列不同链长的邻双氯化物混合物（图4），充分彰显了该方法的实用价值。

图4. 反应应用

机理研究为电光协同催化作用提供了确凿证据（图5）。时间进程监测显示烯烃中间体呈现先积累后消耗的动力学特征，且独立电化学实验证实该烯烃可直接转化为目标产物。自由基钟实验排除了氯自由基或钴–氯物种参与第二阶段路径，表明邻二氯化过程主要经由阳极氯离子氧化生成亲电氯物种，随后与烯烃形成氯鎓离子中间体，最终由氯离子开环完成。循环伏安测试表明，阳极电位（2.2 V vs. Fc⁺/Fc）足以氧化氯离子和烯烃；同时，溶剂DCE在阴极优先还原释放氯离子，既保护了催化剂和中间体免受过度氧化还原，又确保了氯源的持续供给。这种精准的电位调控与反应中间体的时序管理，构成了该策略成功运行的核心机制。

图5. 机理探究及可能的反应机理

综上，该工作不仅首次实现了脂肪族羧酸的脱羧邻位双氯化，更构建了一个通用的电光催化平台，可将自然界中广泛存在的羧酸直接转化为结构多样的邻位双氯化物。作为重要的化工中间体，邻位双氯化物分子中两个C–Cl键具有正交反应活性，可进一步用于选择性取代、消除及多样化转化，在药物化学、材料科学和精细化工领域展现出广阔的应用前景。该成果近期发表于国际著名期刊Nature Synthesis上。上海交通大学变革性分子前沿科学中心副教授、吕志和科学园入驻科学家申涛为通讯作者，上海交通大学博士生崔坤为第一作者。上海交通大学为第一工作单位。

本研究得到了国家自然科学基金（22301179、2247115、22401164），中央高校基本科研业务费专项资金（24X010301678、23X010301599），优秀青年科学基金项目（海外），上海交大“2030计划”及滚动支持 （WH510363003/014），上海市启源公益基金，上海市科学技术委员会重大项目, 新一代人工智能国家科技重大专项（2025ZD0121904）, 福建省自然科学基金（2021J05280）以及福建省引进高层次人才项目（01102801）, 仲英青年学者、小米青年学者等资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s44160-026-01088-3?sessionid=1683865739

导师介绍

申涛，上海交通大学变革性分子前沿科学中心长聘教轨副教授，吕志和科学园入驻科学家，PI，博士生导师，2017年在北京大学获得博士学位，导师为焦宁教授，2018-2022于Tristan Lambert 教授课题组进行博士后研究，2022年入职上海交通大学，课题组主要围绕惰性键的选择性活化与重组，绿色合成化学等展开研究。近五年以第一/通讯作者在Science, Nature, Nat. Chem., Nat. Synth., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun.等发表研究论文20余篇。入选国家高层次人才计划，上海市领军人才计划，上海科技青年35人引领计划，上海交通大学“2030计划”及滚动支持。荣获首届上海启源青年学者，仲英青年学者（Tang Scholar），小米青年学者，Thieme Chemistry Journals Award，教育部自然科学一等奖，中国新锐科技人物杰出成就奖，达摩院青橙奖“最具潜力奖”，NHU-CJC Innovation Award等荣誉，目前担任Chinese Chemical Letters青年编委。

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课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/shen_tao