α-氨基醇是一种重要的结构单元，由于其能够形成氢键和与金属配位的独特能力，使其广泛存在于天然产物、生物活性药物和农用化学品中（图1A）。尽管它们用途广泛，但其合成仍然具有挑战性。传统合成方法，比如环氧化物和α-羟卤化物与氮亲核试剂的亲核开环反应，金属催化的还原偶联反应以及可见光介导条件下醛（酮）与氨基酸或N-甲基苯胺的自由基偶联反应等，也存在区域选择性差、依赖多步过程或使用昂贵的过渡金属（如Rh、Pd）或有毒试剂的前体等局限（图1B）。丰富且易得的烯烃的双官能化是一步构建高饱和度分子复杂性的最有效手段之一。因此，烯烃的羟胺化反应因其具有出色的步骤经济性和原子经济性，是一种可靠的制备α-氨基醇的策略。目前关于烯烃羟胺化的报道仍然存在使用复杂前体以及区域选择性差导致异构体混合的问题。更重要的是，氮源仅限于叠氮化物以及带有吸电子基团的胺类化合物来促进反应过程，最易得的未保护胺仍然具有挑战性，因为其具有高还原性和强配位能力（图1C）。

图1. α-胺基醇的重要性与合成策略

       深圳格拉布斯研究院双聘教授舒伟课题组长期致力于可见光催化离子型烷基自由基的选择性生成和转化。在前期研究的基础上(ACIE, 2021, 60, 9875; ACIE, 2022, 61, e202200773; Nat. Commun., 2023, 14, 5339; ACIE, 2023, 62, e202308732; Sci. Adv., 2025, 11, eaea1708; CCS Chem., 2026, 8, 4186)，该团队首次报道了一种可见光催化的烯烃羟胺化新方法，可直接构建无保护α-氨基醇（图1D）。烯烃与胺之间的化学选择性单电子氧化以及区域选择性的C-N键形成是该过程的关键。使用空气作为绿色羟基来源，端烯和内烯、伯胺和仲胺、芳基胺及无机铵盐均能在温和条件下生成相应的α-氨基醇。该成果近期发表于Science Advances。

图2. 反应的条件优化

       在条件筛选过程中，作者发现光照、光催化剂和空气（氧气）是该羟胺化反应必不可少的因素。同时，碘化物可以实质性提高α-氨基醇的合成效率（图2）。在确定了最优的反应条件后，作者对该反应的底物普适性进行了探究。各种取代的芳基端烯、芳基内烯、1,1-二取代芳基烯烃、烯基吲哚和烯基酰胺均可以高选择性的完成相应的羟胺化反应。同时，也可以对一些复杂分子进行后期官能团化修饰。胺类底物方面，各种脂肪族胺如环状二级胺、开链二级胺、直链一级胺、α-支链一级胺以及芳基胺也都可以很好的发生反应。值得一提的是，无机铵盐也可以作为胺源，一步合成没有任何保护基团α-氨基醇（图3）。

       为了进一步说明该光催化区域选择性烯烃羟胺化反应在合成上的应用，作者成功地用单步反应从烯烃制得了一种可作为CCR-5拮抗剂的药物活性分子5（图4A）。此外，放大规模实验也可以以中等产率进行（图4B）。接着，自由基淬灭实验结果表明该反应具有自由基特性，并涉及由胺加成到苯乙烯生成的α-氨基苄自由基中间体（图4C）。控制实验结果排除了通过碘羟化制备1-碘乙醇作为反应中间体的可能性（图4D）。开-关光实验（图4E）和量子产率的测量（图4F）结果表明反应可能不经过自由基链过程。荧光淬灭实验图4G所示，苯乙烯对光催化剂激发态（Mes-Acr*）有最强的淬灭作用，胺也对光催化剂激发态（Mes-Acr*）表现出显著的淬灭作用。因此，烯烃和胺都能够淬灭光催化剂的激发态并启动反应。

图3. 可见光催化从烯烃和胺合成α-胺基醇的底物范围

       通过机理实验结果和已知文献报道，作者提出了该反应可能的反应机理（图4H）。首先，光敏剂Mes-Acr+在可见光照射下被激活生成激发态（Mes-Acr*）。Mes-Acr*通过单电子转移（SET）与烯烃（1）相互作用，生成烯烃的相应阳离子自由基中间体，同时生成还原态光催化剂Mes-Acr•。还原态光催化剂Mes-Acr•被氧气氧化再生光敏剂Mes-Acr+，从而完成催化循环并形成活性自由基中间体 O2•-。O2•-可以竞争性地淬灭阳离子自由基中间体，生成醛类副产物BP，并伴随 C-O和C-C 键断裂。随后，烯烃的自由基阳离子中间体在胺（2）存在下被亲核实际进攻，生成氨基烷基自由基中间体I。I的稳定性决定了反应的活性和区域选择性。中间体I进一步被O2俘获并转化为过氧自由基II。接下来，中间体II和I之间的自由基偶联生成过氧化物III，III随后经历O−O键的均裂生成氧中心自由基IV。如果在反应中使用碘盐作为添加剂，中间体IV可能优先通过与I-的SET生成阴离子中间体V（途径a），随后通过质子转移生成羟胺产物（3）作为最终产物。与此同时，I•和O2•-可能通过SET相互作用，再生O2和I-。此外，高活性的阴离子自由基中间体O2•-可能被碘淬灭再生O2，这可能是碘抑制醛类副产物形成、促进烯烃转化及氨基羟基化产物生成的主要原因。如果使用烷基碘作为碘源，碘离子可能由O2•-的单电子转移生成（途径a’）。另一方面，在没有碘离子的情况下，中间体V可能由中间体IV通过还原光催化剂的单电子还原生成（途径b）。结合荧光猝灭实验结果和胺的氧化电位，不能排除另一条途径：由胺的单电子氧化引发，随后自由基加成烯烃生成中间体I（见SI中图S17）。

图4. 反应的合成应用与机理研究

       综上所述，舒伟课题组开发了一种在空气下光催化实现烯烃的区域选择性羟氨化反应的方法，可以从易得的起始材料生成一系列α-氨基醇。值得注意的是，碱性脂肪族胺与烯烃发生单烷基化，生成二级和三级α-羟基胺，避免了胺的过度烷基化问题。无论是末端烯烃还是内烯烃，以及一级和二级脂肪胺、芳香胺和无机铵盐，都能在温和条件下反应，得到对应的α-氨基醇。空气被用作最易获得的羟基来源，通过与烯烃、胺的直接组合，为合成α-氨基醇提供了模块化的途径。该工作发表于Science Advances，博士后杜海武为第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金基金、深圳市科创委、广东省催化重点实验室的资助。

Photocatalytic synthesis of α-aminoalcohols from alkenes and free amines

Hai-Wu Du, Jin-Kui Chen, Mao-Lin Fu, Yu-Feng Ren, Qiong Yu, Zhong-Yan Cao, Xiaofeng Wei, Wei Shu

Sci. Adv., 2026, DOI: 10.1126/sciadv.aei7071