有机金属电合成（OES）是一个快速发展的合成领域，它巧妙地将过渡金属催化与电化学相结合，为传统有机合成提供了一种强大且可持续的补充。其核心在于，有机金属物种作为多功能分子电催化剂，精确调节电极 - 溶液界面的电子流并协调可控的氧化还原转化，从而建立了一种独特的机制范式，区别于通常依赖自由基途径的传统有机电化学。我们的团队长期致力于在这种创新理论框架下，开展 OES 赋能的 C–H（碳 - 氢）和 C–X（碳 - 卤素）键官能团化研究，旨在解决合成效率、原子经济性和选择性方面的长期挑战。
电化学的一个关键优势是通过非均匀界面电子转移，实现对有机金属中间体氧化态的精确、实时调节。这一策略规避了传统化学计量氧化还原试剂的主要缺点，后者往往与催化剂发生不利相互作用，并产生大量有毒副产物或化学废物。特别是阳极氧化，能在温和条件下有效活化惰性 C–H 键，实现具有挑战性的 C–H 键断裂以及立体选择性碳 - 碳（C–C）和碳 - 杂原子（C–Y）骨架的形成，同时严格控制还原消除过程。通过合理设计和引入定制手性配体，我们进一步操纵立体选择性，实现高对映选择性的不对称官能团化，这是药物和精细化学合成的关键目标。另一方面，阴极还原主要促进碳 - 卤素键的还原交叉偶联。通过消除对外部还原剂的需求，该方法维持了稳定的催化性能，并避免了与试剂活化、失活及副反应相关的问题。当手性诱导策略整合到阴极催化循环中时，可提供具有高对映体过剩度的交叉偶联产物。除了单电极反应外，我们还进一步探索配对电解和光辅助配对电解，它们在单个电池中协同阳极氧化和阴极还原，显著提高了电子转移效率并扩大了合成有用转化的范围。
在这份报告中，我们系统地总结了我们在阳极氧化介导的 C–H 官能团化、阴极还原交叉偶联以及配对电解启用的化学转化方面的最新进展。合理的配体设计、电极优化和详细的机理研究提供了一套多功能、用户友好的合成方案。这些策略为复杂分子和药物中间体的构建提供了环保、可扩展的途径，符合全球对绿色和可持续化学的追求。OES 的独特优势，即准确的氧化还原调节、可控的反应选择性以及强大的官能团兼容性，使其成为当代有机合成中具有显著增长潜力和光明应用前景的领域。
