1.唐智勇院士&吳驪珠院士Nature Commun：光電催化芳基溴和胺交叉偶聯
光電催化是具有前景的有機化合物轉化平臺，光電催化技術具有能量消耗較低并且綠色的優勢。目前光電催化有機合成領域的反應類型通常局限于簡單的氧化反應和C-H鍵活化。金屬光電催化構筑C(sp2)-N化學鍵仍未曾得到研究和發展。
有鑒于此，中國科學院理化技術研究所吳驪珠院士、Jian Li、國家納米科學中心唐智勇院士等報道Ni作為催化劑進行光電催化，在溫和條件下實現了制備苯胺衍生物。
本文要點
1）實驗和理論計算研究結果顯示光陽極生成的有機胺自由基能夠與Ni催化劑加成，這種方式繞過了緩慢的親核進攻反應，因此反應能夠在非常低的過電勢（-0.4 V vs. Ag/AgNO3）進行，而且避免傳統電化學合成面臨的產物繼續氧化問題。
2）這種光電協同催化反應方法具有非常好的官能團容忍，廣泛的底物兼容，而且能夠將一些非常中重要的天然產物化合物或者藥物化合物進行修飾。
參考文獻
Wang, J., Li, S., Yang, C. et al. Photoelectrochemical Ni-catalyzed cross-coupling of aryl bromides with amine at ultra-low potential. Nat Commun 15, 6907 (2024)
DOI: 10.1038/s41467-024-51333-6
https://www.nature.com/articles/s41467-024-51333-6
2.清華大學Nature Commun：電化學立體選擇性SN1合成
通過碳正離子中間體進行電化學反應能夠以可持續發展的方式構筑功能分子以及復雜結構分子。由于電催化反應體系通常具有較高的離子電解質濃度，因此控制電催化反應的立體選擇性是個非常大的挑戰。
有鑒于此，清華大學羅三中教授、張龍博士等報道通過烯胺催化反應的方式在陽極生成手性α-亞胺碳正離子，從而實現了立體選擇性SN1合成。
本文要點
1）陽極形成的α-亞胺碳正離子能夠被許多親核試劑（包括醇、水、硫醇）捕獲，并且具有非常好的立體選擇性。
2）立體選擇性反應的關鍵SN1步驟是通過三級胺介導的質子穿梭方式進行，這種反應有助于反應過程中實現更好的面選擇性。通過這種電化學立體選擇性方法，使用手性一級胺催化劑對α-枝狀有機醛進行氧化官能團化轉化。對一系列親核試劑（包括非常弱的親核試劑）進行反應時，都得到非常好的產率和高立體選擇性。反應機理研究說明反應通過碳正離子中間體，三級有機胺促進的N-H-X質子穿梭在決定立體選擇性的過程中起到關鍵的作用。這種電化學α-亞胺碳陽離子過程有可能拓展亞胺催化的領域，豐富碳陽離子催化反應。
參考文獻
Lin, Q., Duan, Y., Li, Y. et al. Enantioselective SN1-type reaction via electrochemically generated chiral α-Imino carbocation intermediate. Nat Commun 15, 6900 (2024)
DOI: 10.1038/s41467-024-50945-2
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50945-2
3.香港城市大學Nature Commun：光利用率超12 %的高效率Sn/Bi2O3-InGaP/GaAs/Ge光電催化CO2轉化體系
人們對于發展創新方法用于控制CO2排放以及轉化CO2為燃料的需求，發現光電催化體系具有前景。光電催化體系能夠高效率的制備氣相產物，目前面臨著如何生成液相燃料的困難。
有鑒于此，香港城市大學何志浩(Jr-Hau He)教授等報道InGaP/GaAs/Ge光電極光陽極與Sn-Bi2O3光陰極集成了光電催化體系，能夠將CO2轉化為液態甲酸。
本文要點
1）構筑的兩電極體系能夠穩定的工作100 h，產率達到17.3 mmol L-1 h-1，法拉第效率達到88 %。在一個太陽光照射時，太陽能轉化為燃料的效率達到12 %，電能利用效率達到60 %。
2）這個體系的性能來自Sn和Bi2O3之間的金屬-半導體界面，這種金屬-半導體界面能夠連接電子結構，并且產生電場。這項研究發展的太陽能驅動CO2轉化體系具有非常好的操作持久性，高效的制備液相產物。
參考文獻
Khan, B., Faheem, M.B., Peramaiah, K. et al. Unassisted photoelectrochemical CO2-to-liquid fuel splitting over 12% solar conversion efficiency. Nat Commun 15, 6990 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-51088-0
https://www.nature.com/articles/s41467-024-51088-0
4.魯統部&余自友Angew：氧陰離子修飾RuO2用于高性能質子交換膜電解槽
質子交換膜電解槽（PEMWE）的陽極OER催化劑需要使用昂貴且稀有的銥催化劑。RuO2具有更低的價格和較高的OER活性，但是穩定性較差。
有鑒于此，天津理工大學魯統部教授、余自友教授等報道一種陰離子改性策略，提高RuO2的酸性OER性能。
本文要點
1）設計了將硫酸鹽固定在RuO2/MoO3的多組分催化劑，在10 mA cm-2電流密度得到190 mV的過電位，而且能夠穩定工作500小時，催化劑性能衰減的速率非常低（僅為20μV h-1）。組裝為PEMWE電解槽實現了500 mA cm-2得到150 h的優異穩定性。
2）實驗和DFT理論結果表明，MoO3能夠穩定RuO2表面的硫酸根陰離子，抑制OER過程中浸出。這種MoO3錨定硫酸鹽的策略能夠降低RuO2表面*OOH中間體的形成能，阻礙表面Ru的損失、晶格氧的損失，從而實現了更高的OER活性和優異的催化持久性。
參考文獻
Ying Duan, Lin-Lin Wang, Wen-Xing Zheng, Xiao-Long Zhang, Xiao-Ran Wang, Guo-Jin Feng, Zi-You Yu, Tong-Bu Lu, Oxyanion Engineering on RuO2 for Efficient Proton Exchange Membrane Water Electrolysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413653
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202413653
5.蘭亞乾Angew：COF內構筑單原子電子橋增強光催化制氫
光催化制氫是未來最具前景的技術之一。有鑒于此，華南師范大學蘭亞乾教授、Run-Han Li、Jie Zhou等設計了一種金屬-共價有機框架材料（MCOF, metal-covalent organic frameworks），這種材料具有小型金屬節點和氮原子富集的配體，命名為COF-Cu3TG。
本文要點
1）設計選擇小型金屬節點增加活性位點的密度，降低電子轉移到活性位點的距離。構筑結構中的氮富集有機配體節點在光催化反應中實現了金屬原子的原位錨定，從而形成層間單原子的電子橋結構，加快電子傳輸。通過這兩種設計能夠增強光催化活性。
2）通過進一步Ru原子修飾，并且加入光敏劑分子，在層內的空間構筑N2-Ru-N2電子橋（Ru-SAEB, single-atom electron bridge），因此顯著增強光催化制氫效率，光催化制氫性能達到10.47 mmol g-1 h-1。通過理論計算和EXAFS表征，說明了Ru-SAEB的催化反應機理，并且進一步驗證了Ru-SAEB結構的設計非常合理。通過相鄰的Cu3簇和Ru-SAEB能夠進行電子轉移。這項工作說明Ru-SAEB的小分子簇結構有助于光催化制氫反應。
參考文獻
Jie Li, Jie Zhou, Xiao-Han Wang, Can Guo, Run-Han Li, Huifen Zhuang, Wenhai Feng, Yingjie Hua, Ya-Qian Lan, In situ Construction of Single‐Atom Electronic Bridge on COF to Enhance Photocatalytic H2 Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202411721
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411721
6.林松JACS：電催化含胺分子的α,β-不飽和化進行β-C(sp3)-H氟化
對生物活性化合物安裝C(sp3)-F化學鍵能夠應用于醫藥、農藥化學調節藥代動力學和藥效學特性。由于復雜結構化合物的C(sp3)-H氟化方法非常罕見，而且通常需要步驟復雜耗時費勁的從頭合成，這是發展新型藥物的主要挑戰。
有鑒于此，康奈爾大學林松教授、美國基因泰克公司Jack A. Terrett等報道一種普適性且簡單方便的合成方法，能夠對酰胺化合物進行位點選擇性的β-C(sp3)-H化學鍵進行氟化。
本文要點
1）該反應的反應物兼容酰胺、磺胺、氨基甲酸酯，能夠容忍包括氮雜環芳烴的多種多樣的結構。
作者發展了電化學Shono氧化反應實現位點選擇性官能團化，實現通過α,β-去飽和化過程生成烯胺衍生化合物。
2）作者開發了一系列反應并且將烯胺中間體轉化為β-氟-α-官能團分子結構，從而高效率的得到靶點，從而有助于加快藥物發現。
參考文獻
Luiz F. T. Novaes, Justin S. K. Ho, Kaining Mao, Elisia Villemure, Jack A. Terrett*, and Song Lin*, α,β-Desaturation and Formal β-C(sp3)–H Fluorination of N-Substituted Amines: A Late-Stage Functionalization Strategy Enabled by Electrochemistry, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c02548
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02548
7.JACS：雙金屬納米平臺可通過干擾細胞通訊治療前列腺癌
信使分子介導的細胞通訊在腫瘤的發生和發展過程中具有重要作用。有鑒于此，上海交通大學倪大龍教授和Han Wang博士開發了負載PtCl2(OH)2(NH3)2[即Pt(IV)]、對pH敏感的ZIF-8雙金屬納米平臺，其可通過干擾1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)介導的細胞通訊來治療前列腺癌。
本文要點
1）研究發現，Pt(IV)結合的肌醇單元能夠有效地干擾IP3的功能（細胞中的重要信使）。實驗結果表明，IP3信號降低會進一步下調細胞質Ca2+濃度及下游信號轉導，以抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲。
2）與此同時，ZIF-8在酸性腫瘤微環境中釋放的Zn2+能夠降低三磷酸腺苷的生物合成，以進一步限制細胞間的通訊。綜上所述，該研究設計的干擾細胞通訊的策略具有良好的可行性，有望為腫瘤治療提供一個新的方法。
參考文獻：
Siyang Zhang. et al. Bimetallic Nanoplatforms for Prostate Cancer Treatment by Interfering Cellular Communication. Journal of the American Chemical Society. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c06267
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06267
8.天津大學ACS Catal：Mn作為電子存儲器增強RuMnOx@RuOx酸性OER性能
設計低貴金屬質量的高活性且耐用電催化劑促進動力學緩慢的OER反應是制氫反應至關重要的環節。
有鑒于此，天津大學王慶法教授等報道表面Ru富集且含有氧缺陷的RuMnOx@RuOx-1.5，這個催化劑利用MnOx存儲電子，實現了活性增強且穩定的催化劑。
本文要點
1）RuMnOx@RuOx-1.5催化劑具有91.2 μgRu cm-2的超低質量負載，在1.5 V達到1645 A gRu-1，長期運行穩定時間>240 h，在0.5 M H2SO4具有高穩定性（6.22×104）。
2）實驗表征和理論計算結果發現，間隔的Mn原子發生溶解，使得相鄰的Mn能夠存儲電子的作用，補充Ru活性位點的電子，抑制Ru的過度氧化，因此延長穩定性。晶體-非晶異質界面、豐富的氧空位和穩定的Ru?O?Mn原子結構共同促進了優異的催化活性。Ru位點和羰基中間體之間的弱吸附降低了從O*轉變為*OOH的能壘，實現了吸附物轉化機理（AEM）。這項工作為設計質子交換膜水電解的OER電催化劑提供了方向。
參考文獻
Yue Qin, Xiaopo Niu, Rong Zhao, Jiuyi Sun, Zhihong Xu, Zhen Guo, Danni Liu, Lili Guo, Chang Liu, Junfeng Zhang, Qingfa Wang*, Manganese as Electron Reservoir Stabilized RuMnOx@RuOx with Enhanced Activity and Robust Durability for Acidic Water Oxidation, ACS Catal. 2024, 14, 12970-12981
DOI: 10.1021/acscatal.4c01707
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c01707
