甲基卤化物是重要的功能分子，广泛用于制备高附加值化学品和燃料的前驱分子，虽然甲基卤化物具有非常重要的作用，但是目前仍缺乏绿色和符合经济学的甲基卤化物合成方法。

有鉴于此，中国科学技术大学熊宇杰、龙冉等报道一种符合可持续发展要求的高效光催化甲烷卤化反应制备甲基卤化物，这种方法使用Cu掺杂TiO₂光催化剂，以常见的碱金属卤化物作为非腐蚀性卤化试剂原料，能够以0.61 mmol h^-1 m^-2的速率生成氯甲烷，以1.08 mmol h^-1 m^-2的速率生成溴甲烷，光催化稳定工作时间达到28 h。生成的甲基卤化物能够转化为甲醇或者医药活性中间体。

本文要点

（1）

该反应能够使用甲烷和海水作为反应物进行光催化反应，从而为近海甲烷开采提供可行技术，这项工作有助于使用不同原料进行可持续的利用和转化甲烷。

（2）

当使用NaCl作为卤化试剂，生成氯甲烷的产率达到0.61 mmol h^-1 m^-2，选择性达到83.7 %，原位光谱表征和理论计算结果说明，甲烷分子解离生成甲基中间体。通过近常压XPS表征，说明卤离子被光催化剂的空穴氧化为卤自由基，并且与甲基自由基中间体反应生成甲基卤化物。这种光催化反应能够用于合成多种医药中间体分子，比如邻甲苯甲酸甲酯和1-甲基吲哚。

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Jun Ma, Can Zhu, Keke Mao, Wenbin Jiang, Jingxiang Low, Delong Duan, Huanxin Ju, Dong Liu, Kun Wang, Yijing Zang, Shuangming Chen, Hui Zhang, Zeming Qi, Ran Long, Zhi Liu, Li Song & Yujie Xiong, Sustainable methane utilization technology via photocatalytic halogenation with alkali halides. Nat Commun 14, 1410 (2023).

DOI: 10.1038/s41467-023-36977-0

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36977-0