文章导读
吡啶卤化反应的世界级难题，被中国科学家一步破解！武汉大学团队在《Nature Synthesis》发表颠覆性研究：仅用可见光催化，无需严苛条件，首次实现吡啶间位高选择性直接卤化。传统方法需要多步合成、污染严重，而这项突破利用自由基偶联机制，在空气中即可完成，自旋密度调控的关键机理更是前所未见。更令人振奋的是，该方法能直接修饰复杂药物分子，为医药研发开辟全新绿色合成路径。
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（通讯员化苑）近日，武汉大学化学与分子科学学院/泰康生命医学中心程强课题组与戚孝天课题组合作，在Nature Synthesis发表了题为“Spin-density-controlled radical coupling formeta-selective C–H halogenation of pyridines”的研究论文。该研究首次探究了吡啶自由基阳离子的自由基偶联反应活性，并实现一步反应构筑吡啶间位卤化产物，为吡啶直接亲电卤化反应活性低的问题提供全新解决方案。
武汉大学为该论文唯一署名单位，程强教授与戚孝天教授为共同通讯作者，化学与分子科学学院博士研究生张继华为论文第一作者，博士研究生吴国桢参与理论计算部分为共同第一作者。
吡啶及其衍生物的直接间位卤化是一直以来的难题，亲电卤化活性低、条件苛刻。临时去芳构化—重新芳构化的策略提供了潜在的解决方案，然而多步骤合成路线缺乏相应的步骤经济性，并产生大量化学废物，对于仅仅在吡啶上引入一个卤原子的反应来说，合成成本较高。
在此背景下，该团队使用常用的亲电卤化试剂（NBS、TCCA），利用可见光诱导产生活性吡啶自由基阳离子中间体，与体系中产生的卤素自由基以自由基偶联的方式高区域选择性生成间位卤化产物。反应的活性和选择性由吡啶自由基阳离子的自旋密度分布与潜在的π-π堆积调控，这在以往研究中从未报道过。该反应条件温和，可以在空气氛围中进行，具有良好的底物普适性，并能应用于复杂药物分子的后期官能化修饰。
该研究获得了科学技术部、国家自然科学基金委员会、武汉市科技创新局、武汉大学以及武汉大学泰康生命医学中心的经费支持。武汉大学科研公共服务平台、超算中心、化学与分子科学学院大型仪器共享平台、杂交水稻全国重点实验室仪器共享平台为此工作的开展提供了有力的支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s44160-025-00869-6
（编辑：肖珊）
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