氢化反应是化学合成中最为基础且应用广泛的技术之一，涵盖精细化学品、药物合成乃至食品工业领域。（图1A、B）传统氢化反应依赖高压氢气或化学计量的金属氢化物（如NaBH₄）作为氢源，但这类方法存在显著缺陷：高压氢气易燃易爆，操作风险高；金属氢化物则存在原子经济性差、副产物难处理等问题。随着绿色化学理念的推进，如何实现安全、高效且可持续的氢化技术成为学界与工业界共同关注的焦点。 

电化学合成技术为这一难题提供了新思路。理论上，氢气（H₂）可分解为质子和电子（H₂→ 2H⁺ + 2e⁻），因此直接利用电化学体系中的质子和电子作为氢源，既能规避高压氢气的安全隐患，又可避免金属氢化物的浪费。然而，电催化氢化烯烃（尤其是非活化烯烃）长期以来面临巨大挑战：烯烃的还原电位极低（通常需低于-3.0 V vs. Ag/AgCl），易引发溶剂或其他官能团的副反应，导致选择性和底物普适性受限。（图1C）此前研究多集中于活化烯烃或单取代烯烃，且电流密度低、反应效率不足，难以满足实际应用需求。因此，开发一种高效、通用且可规模化的电催化氢化体系，成为该领域亟待突破的瓶颈。 

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

为攻克非活化烯烃电催化氢化的难题，武汉大学陆庆全团队提出了一种基于铂（Pt）催化剂的新型电化学氢化策略。（图1D）研究团队以商业化的PtCl₂为催化剂前体，通过电化学还原生成活性铂纳米颗粒（Pt NPs），利用质子和电子作为氢源，在温和条件下实现烯烃的高效、选择性氢化。 

实验设计上，团队系统优化了催化剂种类、质子源、溶剂及电极材料等关键参数。研究发现，以戊酸为质子源、二氯甲烷（DCM）与N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）混合溶剂为介质，结合镁阳极与铁泡沫阴极时，反应效率最优。在-3.0 V的还原电位下，电流密度高达133 mA/cm²，法拉第效率达48%，反应仅需13分钟即可完成，且催化剂负载量低至3 mol%。此外，通过引入2,2'-联吡啶（bpy）配体，团队成功将异质催化体系转化为均相体系，显著提升了区域选择性（区域选择性比r.r. >19:1）。 

研究进一步验证了该技术的广泛适用性：涵盖单取代、双取代、三取代及四取代烯烃，兼容酯基、氰基、硅醚、硝基、醛基等敏感官能团，并成功应用于天然产物（如萜类、甾体衍生物）和药物分子（如非诺贝特酸衍生物）的后期修饰。例如，在10 mmol规模实验中，催化剂负载量可降至1 mol%，产物收率仍达96%，展现了工业化潜力。 

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

这项研究为绿色化学合成提供了颠覆性解决方案。首先，通过电化学手段直接利用质子和电子替代传统氢源，从根本上解决了高压氢气的安全风险与金属氢化物的资源浪费问题，显著提升了原子经济性。其次，高电流密度（133 mA/cm²）与短反应时间（分钟级）的结合，使该技术具备高效、快速的特点，为大规模生产奠定了基础。此外，广泛的官能团耐受性（如硝基、溴代物、醛基等）和优异的区域选择性，突破了传统催化氢化的局限，为复杂分子（如药物中间体）的精准修饰开辟了新路径。 

从实际应用角度看，该方法不仅适用于实验室规模的精细合成，还可拓展至工业级生产。例如，药物分子中多取代烯烃的选择性氢化通常需高温高压条件，而本研究在常温常压下即可实现，大幅降低了能耗与设备要求。同时，团队通过机理研究揭示了Pt纳米颗粒作为“氢载体”的关键作用，并通过DFT计算阐明了区域选择性的动力学根源，为后续催化剂设计与反应优化提供了理论指导。 

这项技术的成功开发，标志着电催化氢化从实验室探索迈向实际应用的重要一步，有望在制药、材料科学及可持续化工领域引发深远影响，助力“双碳”目标下绿色制造体系的构建。 

标题：Electrocatalytic Hydrogenation of Olefins

作者：Ping Hu ,^+[a]Wentao Xu ,^+[a]Lang Tian ,^{[a, b]}Hance Zhu ,^[c]Fabao Li ,^[b]Xiaotian Qi^*[c]and Qingquan Lu^{*[a, d]}

链接：https://doi.org/10.1002/anie.202501215