氘交换是化学分析中通过同位素取代实现物质检测的重要手段。在核磁共振领域，该现象表现为活泼氢与氘原子的置换导致信号强度变化，成为判定分子结构的关键依据。2019年南开大学研究团队通过光/有机协同催化技术，在醛类化合物中实现了精准的碳氢键氘代，拓展了该反应在药物合成中的应用场景。

当化合物中含有与氧、氮、硫等杂原子连接的活泼氢时，在核磁共振氢谱中会显现特征信号。向样品中加入重水（D2O）后，活泼氢与溶液中的氘发生同位素交换，导致对应质子信号强度减弱甚至消失。该现象广泛应用于有机分子结构鉴定，特别是羟基、氨基等官能团的定位分析。

截至2019年，通过可见光催化与硫醇有机小分子协同作用，可激活醛基碳氢键（键能94 kcal/mol）发生氢氘交换反应。反应体系选择性地作用于醛基而非芳环碳氢键（键能113 kcal/mol），其本质是氢原子转移（HAT）与氘原子转移的动态平衡过程。

通过硫氘试剂的氘转移步骤，最终实现醛基位置的高效氘代，氘代率可达95%以上。

反应选择性的核心源于不同化学键的解离能差异：

该特性使得氘交换技术能够在不破坏分子骨架的情况下，实现活泼氢被氘取代。

研究团队将该技术应用于醛类化合物的氘代反应，成功获得氘代衍生物。此类修饰可显著改变化合物的代谢动力学特性，同时保持原有药理活性。相较于传统高温高压的氘代条件，光催化体系在常温常压下即可完成反应，展现出更好的官能团兼容性。

在醛类化合物中，氘交换反应能实现高选择性氘代，避免芳环碳氢键的副反应。这为放射性标记化合物合成、代谢途径追踪等研究提供了新方法。