综述：电化学驱动的多样化有机骨架硒官能团化：近期进展更新

　　本综述系统梳理了电化学驱动构建碳硒（C─Se）键的最新进展，重点介绍了其在有机合成、药物化学及材料科学中的应用价值，为绿色合成（electro-organic synthesis）及生物活性分子开发提供了高效环保的新策略。

　　

Abstract

有机硒化合物因其在生物系统、药物化学、材料科学和高级有机合成中的多重作用而备受研究者关注。日益增长的研究兴趣推动了构建碳硒（C─Se）键的实用且可持续方法的发展，将简单构建单元转化为结构复杂的分子。其中，电有机合成（electro-organic synthesis）已成为高效构建此类键的强大绿色技术。电化学硒官能团化提供了一种经济高效且环境友好的途径，以获得具有高价值的硒化产物。本综述梳理了该领域的最新进展，探讨了反应范围、机理路径及当前面临的挑战，总结了有机分子电化学硒官能团化的近期进展，并重点展望了2018年至2025年中期的研究动态。

引言与背景

近年来，硒元素在生命科学和健康医学领域展现出独特价值。含硒分子不仅参与关键的生物过程（如抗氧化防御和甲状腺激素代谢），还在药物开发中作为重要药效团，具有抗肿瘤、抗菌及抗炎等多种活性。传统构建C─Se键的方法往往依赖贵金属催化或化学计量氧化剂，存在成本高、污染重、原子经济性差等问题。电化学合成凭借电子作为清洁试剂、反应条件温和、可控性强等优势，为硒官能团化提供了可持续的替代方案。

电化学硒官能团化的反应机制

电化学驱动硒官能团化的核心机制涉及在电极表面通过氧化还原过程产生关键硒活性中间体。常见策略包括：

1. 1.

   阳极氧化生成硒阳离子（R-Se⁺）或硒自由基阳离子，进而亲电进攻富电子有机底物；

2. 2.

   阴极还原诱发硒试剂（如二硒醚R-Se-Se-R）均裂，产生硒自由基（Se•），实现自由基加成或取代；

3. 3.

   间接电解通过媒介质（如卤素离子）促进硒键形成，提高反应选择性和效率。

   这些路径避免了化学氧化剂的使用，减少了副产物生成，符合绿色化学原则。

底物适用范围与反应类型

电化学硒官能团化已成功应用于多种有机骨架，涵盖烯烃、炔烃、芳香化合物、杂环及生物分子等。主要反应类型包括：

• •

  烯烃的硒环化及双官能团化，合成含硒杂环（如硒唑啉）；

• •

  芳香化合物的C─H键硒化，实现位点选择性修饰；

• •

  炔烃的硒羟化或硒胺化，构建多功能分子；

• •

  蛋白质及核酸等生物大分子的选择性硒标记，为化学生物学研究提供工具。

  该方法展现出优异的官能团兼容性，可兼容羟基、氨基、羧基等敏感基团。

在生物与医药中的应用潜力

电化学合成的硒化合物在生命科学与健康医学中具有广阔前景：

1. 1.

   抗氧化剂模拟物：如硒代半胱氨酸（Sec）和硒代蛋氨酸（SeMet）可增强谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性，缓解氧化应激；

2. 2.

   抗肿瘤剂：含硒小分子（如硒杂蒽酮）通过诱导肿瘤细胞凋亡、调控Keap1-Nrf2-ARE通路显示抗癌活性；

3. 3.

   抗菌与抗病毒：有机硒化合物可抑制细菌生物膜形成或病毒复制酶活性；

4. 4.

   诊断与治疗探针：利用⁷⁵Se同位素标记进行SPECT成像或靶向药物递送。

   电化学方法为快速构建这类生物活性分子库提供了高效平台。

当前挑战与未来展望

尽管电化学硒官能团化取得显著进展，仍面临一些挑战：

• •

  反应机理需进一步明晰，尤其在涉及复杂底物或手性控制时；

• •

  电极材料与电解槽设计需优化，以提高反应效率与规模放大可行性；

• •

  硒试剂毒性及产物纯化问题需绿色解决方案。

  未来研究或将聚焦于光电催化耦合、连续流电解反应器开发、人工智能辅助条件优化，以及面向精准医学的靶向硒药物设计。

Conflict of Interests

The authors declare no conflict of interest.