在创新药物研发中，氘代化合物可改善药物代谢特性。其中苄醇类化合物的α位C (sp³)–H键是相关药物的代谢“软点”，对其进行选择性氘代可提升稳定性并减少副反应，但现有方法存在依赖昂贵氘代试剂、条件苛刻或位点选择性差等局限。单原子催化剂（SAC）因独特结构及高活性为解决选择性难题提供了新途径。

近日，大连工业大学唐晶晶博士与中国科学院大连化物所的乔波涛研究员、闵祥婷博士团队合成了负载于氧化铁（FeO_x）上的钯单原子催化剂（Pd₁/FeO_x），成功实现苄醇α位点高选择性氢氘交换（HDE），解决了传统方法中α,β多位点氘代的难题，为氘代药物精准合成提供了新工具。

研究人员以1-苯乙醇为模板底物评估Pd催化剂的性能，发现Pd SAC在α-位选择性氘代中表现优异，可在温和条件（90 ℃）下以廉价重水（D2O）为氘源，实现α位高选择性氘代（D^α-inc.92%）。催化剂兼具稳定性与底物耐受性，成功实现了29种结构多样的苄醇化合物在α-位的高选择性氘代。此外，该催化体系还成功实现了包括米拉贝隆前体、米拉贝隆、布洛芬醇、去氧肾上腺素及其类似物在内的多种复杂药物分子或前体的后期精准氘代修饰。机理研究表明，α-位选择性氘代通过直接C-H键活化与高压氢气下无酮-烯醇异构的借氢两种过程共同实现。外加手性化合物的实验表明，直接C-H键活化过程可以保持氘代产物的手性，自由基捕获及气体/溶剂交换实验证实，氘代以D⁺形式掺入。

相关结果发表Angewandte Chemie International Edition上，文章的第一作者是大连工业大学与大连化物所联合培养硕士研究生李淑娴、大连化物所助理研究员闵祥婷博士。

Catalytic α-Site-Selective Hydrogen-Deuterium Exchange of Benzylic Alcohols by Palladium Single-Atom Catalyst

Shu-Xian Li, Dr. Xiang-Ting Min, Juan Su, Boyu Yu, Dr. Wenhao Cui, Dr. Jing-Jing Tang, Prof. Dr. Botao Qiao

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202507338