芳胺作为药物、功能材料及天然产物中的关键结构单元,长期以来一直是合成化学中精准分子设计的重点研究对象。在芳胺骨架中引入硫、硒或碲等硫族元素,可精准调控其电子特性与药代动力学性质,进而赋予其独特的化学性质与生物活性。然而,由于芳胺中不同碳氢键的活化能差异较小,传统合成方法难以实现高效的位点选择性控制。因此,如何在芳胺中实现高选择性C–H硫族化反应,至今仍是一项具有显著挑战性的研究课题。
单原子催化剂(SACs)凭借其明确的活性位点、高原子利用效率和独特的电子结构,在C–H官能化领域展现出显著优势。这些特性使SACs成为精准调控芳胺C–H键双硫族化反应的理想平台。
针对上述问题并结合前期的研究工作基础,五邑大学谢锋老师团队报道了一种氮掺杂碳负载的铜单原子催化剂,首次实现了芳胺的位点选择性氧化 C–H 双硫族化反应,从而解决传统C-H硫族化方法中存在的区域选择性差、催化剂易失活以及难以重复利用等关键问题。此外,DFT计算揭示了反应涉及自由基反应机制,第二次 C-H 硫族化是整个反应的决速步骤。本研究构建了一种高效和可持续的铜单原子催化策略,实现了对药物化学和功能材料中重要骨架——含硫族芳胺类化合物的精准、高效合成,为此类高价值分子的制备搭建了全新平台。

相关成果以“Site-selective oxidative C–H dichalcogenation of arylamines by copper single-atom site catalyst”为题发表在“Journal of Catalysis”期刊(DOI:10.1016/j.jcat.2025.116510)。论文第一作者是五邑大学硕士生孙振宁,通讯作者为五邑大学谢锋老师。