C–H键的精准官能团化是构建复杂分子的关键挑战。传统选择性C–H键活化策略常依赖于含特定基团的底物，但存在步骤多、官能团兼容性差和原子经济性较低等问题。当前用于C–H直接官能团化的策略主要基于氢原子转移（HAT）机制，但其对化学环境相似的多种C–H键难以精准辨识，亟待研究新的作用机制以解决当前困境。近年来，光电催化已成为区域选择性C–H键活化的有效策略，但其仍存在区域选择性中等、环状底物开环、底物适用性较差等难点（图 1）。

浙江工业大学药学院、绿色制药协同创新中心苏为科团队李坚军教授课题组发现了一种新型的单电子转移（SET）机制，揭示了相邻C–H键间电子密度的极微差异，采用新型多联吡啶钴配合物光催化剂，实现了光电协同催化下含氮、氧脂肪族烷烃区域选择性α-C–H杂芳基化反应，为提升该类反应区域选择性提供新途径（图2）。

该研究初步的条件筛选确定了较适的钴基光催化剂[Co(4,4'-Me₂bpy)₃](PF₆)₂、电解质LiClO₄、质子源TFA以及390 nm光照和1 V恒电压条件（表1）。

后续底物拓展部分，本文针对醚类、酰胺类、醇类底物以及各类药物和活性物质进行了底物适用性的考察，发现大多数底物都具备较优异的收率和区域选择性，如2-甲基四氢呋喃、环戊基甲基醚、N-甲基吡咯烷酮等（图3）。

所得产物经后期修饰可转化为呋喃环、醛基、仲胺、叔胺，展现出该反应策略的多功能修饰潜力。其中羟甲基化产物可作为关键中间体进行多步反应制得Mavorixafor的外消旋体、CXCR4拮抗剂、选择性锌螯合剂TPEN（图4）。

此外，作者通过荧光淬灭、紫外吸收、同位素动力学效应实验、自由基捕获实验、伏安循环实验等，较系统研究了多联吡啶钴配合物作为光催化剂的理化性质及与含杂原子脂肪族烷烃之间的相互作用，探究反应位点间的竞争机制，并进一步提出了可能的反应机理（图5）。

该研究开发了由多联吡啶钴配合物光催化剂介导的光电协同催化体系，通过单电子转移（SET）过程实现了含杂原子脂肪族化合物的高区域选择性α-杂芳基化，并通过氧化、水解、还原及氯甲基化等后续衍生化研究，证实了该方法在药物合成中的多功能修饰潜力。该策略区别于传统HAT过程，利用SET机制实现对醚类、酰胺类等含氧、氮原子的底物的α-位点专一选择性，可为精准C–H官能团化提供新路径。

Cobalt Polypyridyl-Enabled Highly Regioselective α-Heteroarylation of N,O-Containing Aliphatics Through Photoelectrocatalysis

Wen Lin, Ting Lv, Zhizi Wang, Jintong Xie, Jie Sun, Wenjian Wang, Chaodong Wang, Prof. Dr. Jianjun Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202515935