7月3日，上海科技大学与中国科学院上海高等研究院孙予罕课题组联合培养研究生邓宇超以共同第一作者身份，在国际顶级学术期刊《科学》（Science）上在线发表了发表了题为“C(sp3)–H functionalizations of light hydrocarbons using decatungstate photocatalysis in flow”的科研成果，在可见光催化低碳链烷烃C(sp3)–H键活化研究方面取得新进展。第一作者为荷兰埃因霍温理工大学的Gabriele Laudadio，Timothy Noel为通讯作者。这是上科大物质学院继今年4月《Nature》、5月《Science》之后的又一项顶尖科研进展，也是继左智伟教授之后上科大的第2篇有机领域的《Science》！

气态烃的直接活化是化学界的一项长期挑战， 由于这些化合物的固有惰性，通常需要苛刻的反应条件才能裂解C(sp3)–H键。因此C(sp³)–H键的选择性功能化也成了有机合成中最具挑战性的反应之一。甲烷是天然气的主要成分，储备丰富，在所有气态烷烃中，具有最高的氢碳比，由于这些C–H键的固有惰性，这些化合物的增值处理的工业过程仅限于高温和高压转化，例如Fischer-Tropsch过程或甲烷的氧化偶合。在过去的几十年中，将低碳烷烃转化为高附加值化学品一直是合成界的主要目标，但迄今为止成效有限。气态烷烃的活化困难是因为（i）气态烷烃的BDE值较高，使其活化极具挑战性；（ii）这些烷烃的气态性质使其与光催化剂接触带来了技术挑战。

甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的键解离能（BED）

本文报道了一种通用且温和的方法，该方法是在室温下使用廉价的钨盐作为光催化剂，通过氢原子转移（HAT）活化甲烷、乙烷、丙烷和异丁烷中的C(sp³)–H键。

（TBADT直接活化气态烷烃C(sp³)–H键）

金属钨的(Bu₄N)₄[W₁₀O₃₂]盐（TBADT）是一种常见的氢原子转移（HAT）金属催化剂（由钨酸钠一步反应制备），它能够攫取惰性碳氢键的氢原子产生烷基自由基，相应的以碳为中心的自由基可以被多种迈克尔受体有效地捕获，可以得到高分离产率和高选择性的相应的加氢烷基化加合物。甲烷和乙烷可以在高压和催化剂高负载的条件下与高反应性（缺电子）的烯烃作为迈克尔受体反应。另外，光催化体系对异丁烷（96:4）和丙烷（84:16）表现出很高的区域选择性，突出了正确连续流动反应系统设计的重要性。

这种基于光化学连续流动方法的温和条件，其安全功能性以及可扩展性证明了在使用气态原料化学物质进行C-H功能化应用中具有实际实用性和扩大工艺规模的可能性。同时，基于原料资源丰富，反应简化环保等优点，这项转化的开发凸显了可持续发展意义和未来工业化应用的价值。

自2013年以来，物质学院累计招收研究生1000余名，毕业近300名，研究生以第一作者身份发表了433篇论文，包括3篇Science、1篇Nature、多篇JACS、PRL等高水平学术论文

文章链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6499/92

【作者风采】

邓宇超

2017级联合培养研究生

中科院上海高等研究院孙予罕教授

（上科大特聘教授）

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