金（Au）的氧化还原催化利用了强π–酸活化能力与氧化还原反应相结合，已成为一种极具吸引力的合成方法，与其它过渡金属相比具有独特的反应活性。
然而，Au的氧化还原化学面临着克服Au(I)/Au(Ⅲ)高氧化还原电位（1.41 V）的挑战。
传统的Au氧化还原催化策略采用强外部化学氧化剂，不可避免地导致原子经济性低，以及由于与官能团不兼容而受到底物的限制。
2025年5月29日，德国海德堡大学A. Stephen K. Hashmi、北京大学焦宁在国际顶级期刊Nature Chemistry发表题为《Bidentate N-ligand-assisted gold redox catalysis with hydrogen peroxide》的研究论文，Hongwei Shi为论文第一作者，A. Stephen K. Hashmi、焦宁为论文共同通讯作者。
焦宁，北京大学教授，万人计划”科技创新领军人才，“万人计划”青年拔尖人才，国家杰青（2013），英国皇家化学学会会士（2015）。1976年出生，1999年本科毕业于山东大学，2004年博士毕业于中国科学院上海有机化学研究所（导师：Prof. Shengming Ma）。2004-2006年在德国Max Planck Institute für Kohlenforschung（MPI）从事博士后研究（导师：Manfred T. Reetz 教授），2007年加入北京大学。
焦宁教授带领团队长期致力于合成方法学、分子骨架编辑、药物高效合成及筛选、基于代谢类疾病的新药发现等研究，以通讯作者在Nature，Science，Nat. Chem.，Nat. Catal.，Nat. Metab.，CCS. Chem.等期刊发表论文210余篇，在绿色氧化反应，氮化反应，卤化反应等研究中取得了一系列创新性成果，并发现多个针对代谢综合征以及用作光动力治疗的候选药物分子。
在本文中，作者报告了一种以过氧化氢作为氧化剂的双齿N–配体（如Phen、Bpy）辅助的金氧化还原催化方法，这种方法已被证明适用于许多类型的偶联反应。
此外，在本研究的条件下，C(sp2)-C(sp2)双环化偶联（两个环状底物的交叉偶联）也是可行的。
机理研究表明，双齿N–配体对于氧化还原消除过程的催化循环至关重要。炔基–Au(Ⅲ)–羟基和乙烯基–Au(Ⅲ)–羟基物种的形成是协同π键活化和Au(I)氧化的关键过程。
图1：Au氧化还原催化及本研究策略
图2：综合性合成应用
图3：机理研究
图4：可能的反应路径
综上，作者报道了一种使用过氧化氢作为氧化剂的双齿N配体（如Phen、Bpy）辅助的金氧化还原催化体系，实现了多种偶联反应，包括C(sp2)-C(sp2)双环化偶联。机理研究表明，双齿N-配体在催化循环中起关键作用，通过形成炔基-AuIII-OH和乙烯基-AuIII-OH物种实现协同π键活化和Au(I)氧化。
作者开发了一种以H2O2为氧化剂的Au氧化还原催化体系，解决了传统Au催化中使用强外部化学氧化剂导致的原子经济性低和底物限制问题。该体系不仅适用于不同类型的端炔（芳香烃和脂肪烃）的直接交叉偶联，还能高效实现选择性烷基化环化反应，甚至实现了以往金催化策略无法实现的双环化交叉偶联。
本文深入研究了Au氧化还原催化中Au(I)/Au(III)氧化还原循环的机理，为设计新型金催化反应提供了理论依据，在药物合成、材料科学、天然产物修饰具有广阔的应用前景。
Shi, H., Rudolph, M., Li, J. et al. Bidentate N-ligand-assisted gold redox catalysis with hydrogen peroxide. Nat. Chem. (2025). https://doi.org/10.1038/s41557-025-01835-7.