烷基胺是重要的工业产品和中间体，广泛应用于染料、香料、农药及药物合成。现有以胺和醛为原料合成烷基胺的方法需使用过量甲醛和高压氢气，过量甲醛导致难以控制特定烷基胺的选择性，同时高压氢气存在安全与环境隐患。因此，开发以水为氢源的温和可调控胺烷基化策略，对烷基胺的可持续绿色合成具有重要意义。

近年来，以水为绿色氢源的电化学加氢反应因其良好的原子经济性和高效性成为一种极具吸引力的合成策略。基于此，上海交通大学李新昊教授团队提出了一种可编程的电催化方法，以胺和醛为底物通过Pd^δ--H电催化剂实现胺的单/双烷基化反应，从而精确合成含有两个可调控烷基和一个甲基的烷基胺，同时法拉第效率值达到86%-96%。

借助金属Pd和氮掺杂碳载体（N_xC，x为氮元素含量）之间的整流接触，通过调控N_xC载体的N含量可以优化Pd金属中心的电子富集程度，进而提升催化剂电催化胺烷基化性能。

原位衰减全反射模式下的表面增强红外吸收光谱和DFT理论计算揭示了富电Pd活性中心在促进伯胺转化为叔胺过程中的关键作用。富电Pd活性中心首先促进水分解生成Pd-H活性物种，随后分别活化亚胺的C=N键以及甲醛的C=O键实现伯胺到仲胺以及仲胺到叔胺的可控转化。同时，DFT理论计算结果表明，能量升高的竞争性析氢反应在富电Pd活性中心难以发生，从而有效提升了胺烷基化反应的法拉第效率。

基于Pd-H活性物种及位阻效应的开关机制，作者实现了Pd/NC电催化剂在级联可编程化胺电化学烷基化中的应用。在伯胺转化为仲胺的过程中，伯胺可经甲醛（左侧）或其他醛（右侧）自发脱水缩合生成亚胺，Pd-H通道开启后进一步加氢生成仲胺，若Pd-H通道关闭，则亚胺稳定存在。在仲胺转化为叔胺的过程中，当Pd-H通道关闭时仲胺保持不变（路径B和E）。当Pd-H通道开启时，分别生成两个新甲基取代的叔胺（路径A）或一个甲基和一个任意烷基取代的叔胺（路径F）。受位阻效应限制，即使施加更高电压，长链烷基（C_n，n≥2）亦无法接入仲胺（路径C和D）。

该电化学合成方法能够以较高法拉第效率实现具有两种可选择烷基基团和一个甲基基团的烷基胺的精确合成，进一步拓展了电化学C-N偶联反应的范围，并可能开启电化学胺氮烷基化的新领域。

Programmable Mono-/Di-alkylation of Amines with Aldehydes Over a Pd^δ−–H Electrocatalyst

Si-Yuan Xia, Shi-Nan Zhang, Dong Xu, Bing-Liang Leng, Kai-Yuan Lu, Jie-Sheng Chen, Xin-Hao Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202425622