碳-碳键的构建是有机化学和药物合成的核心反应之一，广泛应用于精细化工、材料科学和制药等领域。传统上，钯催化被广泛用于此类偶联反应，因其高效性和适用性受到青睐。然而，钯金属资源稀缺且成本较高，同时其催化体系往往需要外部还原剂或特殊的反应条件，限制了绿色化学合成的发展。因此，开发更丰富、更经济且环境友好的催化体系成为该领域的重要研究方向。近年来，镍催化因其丰富的地壳储量、优异的催化活性以及对多种反应底物的兼容性，成为构建碳-碳键的重要替代策略。然而，镍催化体系通常依赖于外部化学、光化学或电化学还原剂，增加了反应的复杂性。
鉴于此，斯克利普斯研究所Phil S. Baran教授团队、一作是Jiawei Sun（2017年9月-2023年2月博士毕业于上海有机所）等人在Science期刊上发表了题为“Sulfonyl hydrazides as a general redox-neutral platform for radical cross-coupling”的最新论文。他们开发了一类基于磺酰肼的自由基前体，并实现了无需外加氧化还原试剂的碳-碳偶联反应。该团队利用磺酰肼作为自由基供体和电子供体，成功实现了七种氧化还原中性的交叉偶联反应，包括与活化烯烃、烷基卤化物、氧化还原活性酯、芳基卤化物、烯基卤化物、炔基卤化物及三氟甲基化试剂的偶联。
这一策略显著提高了反应的操作简便性，并在温和的水相条件下成功构建了C(sp³)-C(sp³)、C(sp³)-C(sp²)和C(sp³)-C(sp)键，避免了对外部还原剂的依赖。该研究成果为碳-碳键构建提供了一种更绿色、高效的方法，为有机合成及相关领域的研究提供了新的思路。
(1) 实验首次使用磺酰肼作为自由基前体，在无需外部还原剂的情况下，实现了多种碳-碳键的构建。通过镍催化的加热反应，成功与烷基、烯基、炔基和芳基等多种基团偶联，生成了丰富的有机分子。
(2) 实验通过七种氧化还原中性交叉偶联反应，证明了磺酰肼的广泛适用性。这些反应包括：
(3) 研究表明，磺酰肼不仅能作为自由基前体，还可作为电子供体，因此无需额外的氧化还原试剂。
(4) 该体系在均相水相条件下运行，反应条件温和，操作简便，有助于简化有机合成流程，并实现温和的末端官能化。
图1. 背景和反应进展。
图2. 七类与磺酰肼的氧化还原中性反应。
图3.磺酰肼与芳基卤化物偶联的一锅法。
图4. 后期应用和机理考虑。
在碳-碳键形成反应中，展本文示了磺酰肼作为自由基前体和电子供体的双重功能。通过镍催化的无外加还原剂条件下，磺酰肼能够高效地与多种基团进行交叉偶联，拓展了反应底物的范围，形成了C(sp³)-C(sp³)、C(sp³)-C(sp²)和C(sp³)-C(sp)等多种碳-碳键。这一发现不仅为磺酰肼的应用开辟了新的方向，还揭示了如何通过合理选择反应物和催化剂，简化合成步骤并提高反应的适用性。此外，该反应在水相中进行，操作简单、条件温和，为实际合成提供了更加绿色环保的选择。这一研究突破了传统碳-碳键形成反应的限制，展示了在无外加氧化还原剂条件下，利用磺酰肼进行高效、温和的合成的可能性，为有机化学和药物合成领域带来了新的思路和方法。
Jiawei Sun et al. ,Sulfonyl hydrazides as a general redox-neutral platform for radical cross-coupling.Science387,1377-1383(2025).DOI:10.1126/science.adu6406