近日，国际化学领域权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）在线发表了骰宝 郭勉教授团队在仿生催化氧化领域的最新研究成果，题为《锂离子促进锰卟啉催化惰性C-H键的仿生氧化氰基化反应》，首次通过仿生氧化的策略实现了非活化C-H键的氰基化反应。博士生黄浩为论文第一作者，郭勉教授、骰宝 高等研究院易红教授、宁夏大学吴鹏博士为共同通讯作者。论文其他作者包括王策测、沈伟铭、谢端峰、龚哲，其中沈伟铭为化学院2023级新能源自强班本科生。

直接活化烷烃的惰性C-H键构筑各类官能团（如氰基），合成功能有机分子是理想的合成途径。然而烷烃的C-H键键离解能较高，将其活化难度较大。以细胞色素P450为代表的氧化酶体系能够在温和条件下高效活化烷烃的C-H键，但其反应产物主要为经历“氧反弹”途径的羟化产物，这极大限制了氧化酶及其仿生氧化体系在合成化学中的应用。本工作在锰卟啉仿生氧化体系中引入Li⁺作为路易斯酸，使之与仿生氧化过程中的活性物种高价锰-氧中间体形成弱相互作用，抑制经典的“氧反弹”路径，同时引入氰基化试剂，成功实现了有机合成中极具挑战的惰性碳-氢键氰基化反应。

该反应兼容多种烷烃底物，条件温和、官能团耐受性好。中间体表征、动力学以及理论计算研究表明，引入Li⁺可以促进烷烃被攫氢后形成的碳自由基转化为碳正离子中间体，从而与亲核试剂CN⁻结合生成氰基化的产物。该工作不仅为氰基化反应提供了新的合成路径，也为开发烷烃的仿生氧化官能团化反应体系奠定了理论基础。

该研究工作得到了国家重点研发计划（2021YFA1500100， 2022YFA1505100）、国家自然科学基金（22171216， 22403055）及骰宝 启动经费等项目的支持。骰宝 魏振威教授、安徽大学郑赣红教授在质谱表征及EPR测试方面提供了帮助。

全文链接：//doi.org/10.1021/jacs.5c21466