氘（D）标记化合物广泛应用于化学、生命医药等领域，尤其在药物化学领域，因C-D键更稳定，氘代药物分子的安全性和耐受性更有优势。甲基作为小分子药物中最常见的官能团之一，高效合成氘代甲基（-CD₃）中间体是当前的研究热点。传统CD₃化合物的合成通常依赖氘代烷基化试剂，反应步骤多，条件相对苛刻。近年来，基于醛类化合物的化学多功能性，以醛为底物，催化氘标记的方法取得诸多进展；但催化脱氧氘代（DDA）合成CD₃化合物的研究仍较少。此外，现有的催化氘代方法多以均相Pd基催化剂为主，存在催化剂分离和循环使用的问题。多相负载型Pd催化剂在以重水（D₂O）为氘源的反应体系中具有优势，但在催化DDA反应中的反应物浸润、产物选择性低等有诸多问题。

近日，大连理工大学陆安慧教授和郝广平教授团队报道了一种超浸润炭负载的Pd基催化剂（Pd/SPC），通过催化DDA反应，实现以芳香醛在D₂O/H₂体系中定点氘代，合成了CD₃芳烃化合物（氘含量>95%）。该工作为醛基平台化合物的精确氘标记方法提供了一种非均相催化剂的设计新策略，在醛分子氘标记方面具有应用潜力。

首先，以2-萘甲醛（2-NAL）作为模型底物，系统探究了多孔炭载体润湿性对催化DDA性能的影响。研究结果表明，2-甲基萘（2-MNE）的选择性和甲基氘含量随炭载体的润湿性的降低而呈现下降趋势。此外，SPC极性表面对氘源D₂O分子具有优异浸润性，也促进了非极性氘代芳烃产物分子的快速脱附，这也是提升催化性能的关键因素。

随后，通过调控Pd电子结构发现富电子Pd位点更利于促进原位氘物种的生成和2-MNE-d₃选择性的提升。为验证Pd/SPC催化剂在制备CD₃化合物的可行性，作者进一步在实验室探索了2-MNE-d₃的克级合成，产率达到86%，氘含量大于95%。

同时，作者深入研究了该超润湿炭载Pd基催化剂催化DDA反应的反应路径，发现Pd/SPC催化剂在D₂O/H₂体系下存在多步串联氘代路径，包括D₂O/H₂间的氢同位素交换（HIE），醛底物的甲酰基HIE，加氘及最终的脱氧氘解步骤。Pd/SPC的极性表面增强了DDA反应过程中底物和产物的吸附和扩散动力学。

最后，作者在拓展了9种芳香醛(酮)底物，制备了氘代芳香烃产物，显示了一定的底物适用性。该研究对于使用非均相催化剂进行选择性氘标记具有一定的借鉴意义，特别是对于极性氘源和非极性氘标记产物的场景。

Selectively Deoxygenative Deuteration of Aldehydes by Superwetting Porous Carbon-Supported Palladium Catalysts

Yu-Tai Wu, Feng-Cheng Yang, Prof. Dr. Guang-Ping Hao,  Prof. Dr. An-Hui Lu

文章的第一作者是大连理工大学博士生武玉泰。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202503204