近日，我院范凤茹教授团队联合山东大学邓伟侨教授、杨丽副研究员及郑州大学赵倩伟讲师，在接触电催化驱动有机转化研究中取得新进展。研究团队利用超声驱动聚四氟乙烯（PTFE）颗粒与水动态接触，借助固–液界面接触起电产生的局域电场和羟基自由基（·OH），在常温常压下实现了芳香C–H键直接羟基化，无需额外添加金属催化剂或化学氧化剂。相关成果以“Contact-electro-catalyzed direct hydroxylation of aromatic C–H bonds under ambient conditions”为题，在线发表于《自然·通讯》（Nat. Commun.，2026，17，11179，DOI：10.1038/s41467-026-78111-w）。
苯酚及其衍生物是医药、精细化工和功能材料领域的重要原料与合成中间体。由于芳香C–H键具有较高的化学稳定性，其直接羟基化通常依赖于金属催化剂、光照或外加氧化剂，开发温和、绿色的合成方法仍面临挑战。基于前期接触电催化合成过氧化氢的研究积累，研究团队进一步探索利用固–液界面接触起电促进芳香C–H键的直接羟基化。研究团队以苯为模型底物，通过超声振动促进PTFE颗粒与水动态接触，成功实现了苯向苯酚的直接转化。对照实验表明，缺少PTFE颗粒或超声振动时，均未检测到羟基化产物。该策略还可拓展至甲苯、苯酚、苯甲酸、硝基苯甲酸及对羟基苯甲酸等多种芳香化合物，展示出良好的应用潜力。
研究人员通过电子顺磁共振（EPR）及自由基淬灭实验，确认了·OH是反应中的关键活性物种。结合重水（D2O）和氧-18 (18O2）同位素标记，核磁共振（NMR）及液相色谱–质谱（LC–MS）等分析手段，研究团队进一步揭示了水和氧气参与活性氧物种生成及产物形成的反应路径。理论计算表明，局域界面电场可降低·OH生成的自由能变化，并影响关键反应中间体的转化过程，为理解接触起电促进芳香C–H键活化提供了依据。此外，研究还展示了PTFE颗粒的回收使用潜力以及该体系在微生物灭活方面的应用可能性。
该工作将接触电催化由小分子转化拓展至芳香C–H键的直接羟基化，表明机械刺激诱导的界面电荷与局域电场可共同参与有机反应活化及反应路径调控，为苯酚类化合物的绿色合成和新型界面催化体系的开发提供了新思路。
该工作在我院范凤茹教授、山东大学河郑州大学相关团队共同指导下完成。我院2020级博士生赵佳伟（已毕业）、博士后王彦杰与山东大学博士生徐萌倩为论文共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划（2023YFA1509000）、国家自然科学基金（22572160、22403057）、中国博士后科学基金（2025M771109、GZB20250296）等项目支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-78111-w
