通过催化剂调控实现两个不同C–H键的直接偶联反应(Cross dehydrogenative coupling, CDC)是合成化学中构筑C–C键的一种重要手段。该方法清洁、高效，无需对底物碳氢键进行“预先”官能团化，因此受到了科技工作者的日益青睐。氮杂环卡宾（NHC）是一类高效的有机小分子催化剂，长期以来，其研究重点主要是通过NHC活性中间体与另一相对活泼的底物(如缺电子双键的sp²-碳)反应，从而高效构筑碳-碳键、碳-杂键等。与此相比，非官能团化碳氢键广泛存在于大宗化合物如醚、胺、芳烃结构当中，然而由于其键能大活性低等原因，通过NHC催化实现羰基化合物与该类惰性碳氢键直接成键反应则研究较少，面临较多挑战。同时，碳氢键的直接羰基化对于快速构建医药农药分子具有重要现实意义。

池永贵教授团队长期致力于在分子构建及手性农药研发生产领域开展原创性工作。近日，池永贵与伍星星教授实现一种氮杂环卡宾有机催化剂介导的sp³ C-H键直接酰基化的方法：通过使用醛作为“酰基源”，成功实现了醛与醚、胺或者苄基sp³ C-H键的交叉脱氢偶联反应。所开发的方法在温和条件下高效制备了具有广泛电性和结构多样性的酮类化合物。机理上，该反应通过的是一个独特的芳基自由基中间体，该物种可以有效实现一类极少研究的分子间氢原子转移途径，生成卡宾酰基自由基负离子和活性碳自由基，两种自由基偶联从而最终实现了有机氮杂环环卡宾催化剂介导的C-H键直接酰化官能团化反应。

在最优条件下，研究人员对醛和环醚以及非环醚的适用范围进行了考察。结果表明，各种取代的芳香醛类化合物均可与环醚（如1,4-dioxane, THF等）、非环醚等高效实现该直接脱氢偶联反应。值得一提地是，胺类、芳基烷烃等其它含碳-氢键分子在该体系下也可通过分子间氢原子转移(HAT)形成自由基而快速偶联官能团化。

作者对所制备的酮类化合物进行了初步的农药活性研究，水稻白叶枯病菌(Xoo)是一种危害性很大的植物致病菌，通常通过侵染植株的叶片而使叶片褪绿，导致植株死亡。以Xoo为研究对象，并以当前市场上应用广泛的商品化农药 “叶枯唑”(BT)作为参照药物，作者开展了这类化合物的抗菌活性测试。结果表明该类化合物具有良好的抗菌活性，为后续基于这类化合物骨架的新型农药研发工作奠定了良好的基础。

综上所述，作者发展了一类NHC催化分子间氢原子转移(HAT)过程，以关键的芳基自由基中间体实现了醛羰基与其它惰性碳氢键的分子间直接脱氢偶联反应，该反应为功能分子的快速构建提供了一种新的途径，对农用药物活性分子的官能团化修饰与衍生具有重要意义。