中国科学院上海有机化学研究所胡金波、薛小松联合团队，在金属到配体电荷转移（MLCT）方向取得重要科研突破，实现了不可逆 MLCT 驱动碳自由基生成，相关成果已经发表在《自然》期刊上。传统的金属到配体电荷转移过程大多是可逆的，光激发之后电子转移形成激发态，最后又会回到初始状态，很难稳定产出高活性自由基，这也是长期制约光催化有机合成的难题。团队设计了铜–砜配合物体系，杂芳基砜和金属铜配位之后，在可见光照射下触发金属到配体电荷转移，配体发生碳硫键断裂，完成不可逆转化，稳定释放烷基自由基。整套研究流程是先设计配合物分子结构，合成并拿到单晶结构确认构型，再结合光谱、理论计算解析反应机理，接着测试自由基生成能力，最后把这套方法用到烯烃、芳烃、炔烃的烷基化修饰实验中。这项突破打破了传统单电子转移的限制，丰富了光催化自由基合成的手段，对新药合成、含氟功能材料研发都有重要价值。
一、传统 MLCT 与本次新方案对比
| 项目 | 传统 MLCT | 本次不可逆 MLCT 新体系 |
|---|---|---|
| 反应特性 | 可逆，激发态容易回到基态 | 不可逆，配体发生碎裂，持续生成自由基 |
| 触发条件 | 光激发 | 可见光照射，铜 - 砜配合物体系 |
| 自由基产出 | 很难稳定得到烷基自由基 | 可生成含氟、非氟烷基自由基，包括甲基自由基 |
| 试剂依赖 | 受底物还原电势约束 | 摆脱游离砜试剂还原电势限制 |
| 稳定性 | 激发态寿命短 | 暗态稳定，室温可存放 3 年以上 |
二、这套体系可生成的自由基清单
- 三氟甲基自由基、二氟甲基自由基（含氟类，常用于医药、氟材料）
- 三级烷基自由基
- 二级烷基自由基
- 一级烷基自由基，包含甲基自由基
三、研究关键步骤
- 分子设计：选用杂芳基砜作为配体，构建铜 - 砜配合物
- 结构表征：单晶衍射拿到配合物精确结构，确认配位模式
- 机理验证：光谱测试 + 理论计算，确认金属到配体电荷转移路径
- 反应拓展：开展烯烃、芳烃、炔烃烷基化反应验证适用性
- 简化方案验证：证实不需要提前分离配合物，溶液中原位生成也能反应
四、研究应用方向
- 药物分子修饰：复杂药物分子烷基化、氟烷基化改造
- 含氟有机材料合成：含氟功能单体、氟化工中间体制备
- 光催化合成方法学：开发新型无光敏剂、温和条件的自由基反应
- 配位化学基础研究：为设计其他不可逆电荷转移体系提供思路
【相关 FAQ】
问题 1：中科院这次金属到配体电荷转移研究新突破，核心解决了什么问题？
回答 1：中科院这次金属到配体电荷转移研究新突破，核心解决传统 MLCT 可逆、很难稳定产生烷基自由基的难题，实现可见光下不可逆的金属到配体电荷转移，稳定生成各类烷基自由基。
问题 2：金属到配体电荷转移是什么，这项新突破靠什么体系实现？
回答 2：金属到配体电荷转移（MLCT）是光激发下电子从金属中心转移到配体的过程；本次新突破依靠铜 - 砜配合物体系，可见光照射触发不可逆转化。
问题 3：中科院金属到配体电荷转移新突破产出的自由基，能用来做什么？
回答 3：中科院金属到配体电荷转移新突破产出的烷基自由基，可以对烯烃、芳烃、炔烃做烷基化修饰，用于新药分子改造、含氟功能材料合成。
问题 4：用于金属到配体电荷转移研究的铜 - 砜配合物稳定性怎么样？
回答 4：这套用于金属到配体电荷转移研究的铜 - 砜配合物在暗处稳定性很好，室温条件下可以稳定存放 3 年以上，只有可见光照射才启动反应。
【参考资料】
[2026-11-06]（我国科学家团队在不可逆 MLCT 领域取得突破）国际科技创新中心
[2026-11-04]（Nature｜上海有机所在不可逆金属到配体电荷转移 (MLCT) 驱动的碳自由基生成研究方面取得重要突破）中国科学院上海有机化学研究所
[2026-11-04]（金属到配体电荷转移研究获新突破）中国科学院上海分院
【免责声明】
本文内容来自中科院上海有机所、国际科技创新中心公开科研报道，金属到配体电荷转移相关成果属于基础研究进展，距离工业化应用还有较长周期，内容仅作科研科普，不构成技术落地、投资相关建议，详细研究细节请以《Nature》原文及中科院官方发布为准。