有機過氧化物是一類自然界廣泛存在的具有重要生物功能的分子。從合成效率與步驟經(jīng)濟性的角度考量，惰性碳氫鍵的直接過氧羥基化是制備此類化合物的理想方法。盡管碳氫鍵氧化領(lǐng)域近年來取得了系列重要研究進展，但針對惰性碳氫鍵高效過氧羥基化的方法一直未獲得突破，嚴重制約了過氧化合物的高效制備和生物功能的深入研究。

近日，岳建民院士等通過模擬天然產(chǎn)物prostaglandin G2生物合成途徑中環(huán)氧合酶（cyclooxygenase）的作用機制，發(fā)展了一種可見光介導(dǎo)的惰性碳氫鍵直接過氧羥基化的綠色方法。該方法以455 nm LED為光源，溴代糖精（N-bromosaccharin）為催化劑，氧氣為氧源，通過仿生“HAT/氧氣加成/RHAT”機制首次實現(xiàn)惰性碳氫鍵的高效過氧羥基化（圖1）。

圖1.研究背景與反應(yīng)設(shè)計

在最優(yōu)條件下，作者對底物范圍進行了初步探索。結(jié)果表明，該方法具有廣泛的底物適用性，適用于烷烴、鹵代物（烷基/芳基）、酯、醇、酮、和氮雜環(huán)等類型的分子（圖2）。

圖2.底物范圍

隨后，作者研究該方法在生物活性分子后期官能團化中的應(yīng)用。結(jié)果表明，利用該方法，可以實現(xiàn)萜類、氨基酸、二肽、糖類、磷酸酯、和藥物分子的高效過氧羥基化修飾（圖3）。

圖3.生物活性分子的過氧羥基化修飾

在進一步的應(yīng)用拓展中，作者利用該方法首次實現(xiàn)甾體C14位的直接化學(xué)氧化。同時作者發(fā)現(xiàn)，對于青蒿素和香紫蘇內(nèi)酯，該方法表現(xiàn)出不同于已有化學(xué)、酶氧化方法（羥基化，酮基化）的獨特位點選擇性。此外，作者還將該方法應(yīng)用于青蒿素和koilodenoid I的仿生轉(zhuǎn)化（圖4）。

圖4.應(yīng)用拓展

最后，基于自由基淬滅實驗、鹵素替換實驗、溴捕獲實驗和開關(guān)燈實驗，作者提出了可能的反應(yīng)機理：光催化溴自由基介導(dǎo)的“HAT/氧氣加成/RHAT”機制（圖5）。

圖5.機理研究

綜上所述，中國科學(xué)院上海藥物研究所岳建民團隊發(fā)展了一種惰性碳氫鍵直接過氧羥基化的綠色方法。該方法具有條件溫和、操作簡便、和底物適用性廣（63個底物）等特點，適用于萜類、甾體、氨基酸、肽、糖類、磷酸酯和藥物分子的后期官能團化。

相關(guān)成果近期在線發(fā)表于Science China Chemistry。中國科學(xué)院上海藥物研究所博士后鄭成宇為文章第一作者，岳建民研究員為通訊作者。詳細內(nèi)容見：Cheng-Yu Zheng, Rui Xi, Jian-Min Yue. Biomimetic direct hydroperoxidation of unactivated C(sp3)–H bonds enables effective functionalization of diverse types of natural products and/or drugs. Sci. China Chem., 2025, DOI: 10.1007/s11426-025-3028-6