Hi，小伙伴們，大家好！學(xué)了這么多年化學(xué)，相信大家都發(fā)現(xiàn)了，在大學(xué)階段我們能接觸到的化學(xué)反應(yīng)，主要是離子型或者極性反應(yīng)，即使后來研究生學(xué)習(xí)各種Pd催化偶聯(lián)，也主要是極性反應(yīng)，這是由于在傳統(tǒng)經(jīng)典化學(xué)中，化學(xué)家對(duì)極性反應(yīng)研究比較多，而自由基反應(yīng)研究相對(duì)比較少，因此發(fā)展比較遲緩，這使得我們誤以為，自由基反應(yīng)是“無用”的反應(yīng)。然而，就在2016年，這個(gè)情況發(fā)生了徹底的轉(zhuǎn)變，普林斯頓化學(xué)系大牛David W. C. MacMillan 攜“光催化脫鹵偶聯(lián)”橫空出世[1]，徹底扭轉(zhuǎn)了自由基化學(xué)命運(yùn)，從此開啟了光催化Csp2-Csp3 偶聯(lián)的全新篇章！

自此以后，各種各樣的烷基自由基前體被開發(fā)出來，用于構(gòu)建Csp2-Csp3鍵，形成了光催化Csp2-Csp3六大偶聯(lián)，即光催化脫鹵偶聯(lián)、光催化脫氧偶聯(lián)[2]、光催化Quasi-Suzuki Coupling[3]、光催化脫硼偶聯(lián)[4]、光催化脫羧偶聯(lián)[5]和光催化脫硅偶聯(lián)[6]。

然而，與常規(guī)偶聯(lián)不同的是，光催化偶聯(lián)反應(yīng)是通過光催化劑在光照下進(jìn)入激發(fā)態(tài)，隨后氧化底物，通過SET單電子轉(zhuǎn)移得到烷基自由基，隨后還原Ni催化劑至零價(jià)，零價(jià)的Ni與芳鹵發(fā)生氧化加成，形成NiII，隨后NiII中間體捕獲生成的烷基自由基，得到NiIII中間體，緊接著還原消除得到Csp2-Csp3偶聯(lián)，實(shí)現(xiàn)催化循環(huán)。通過Ni與光催化的結(jié)合，光催化偶聯(lián)克服了傳統(tǒng)Pd催化嚴(yán)重的β-H消除反應(yīng)，并且比Zn粉還原偶聯(lián)更加溫和、底物耐受性也更強(qiáng)。在不同的偶聯(lián)反應(yīng)中，底物的氧化電勢不同，光催化劑就需要根據(jù)底物和Ni催化劑進(jìn)行調(diào)整，形成了各種不同的光催化反應(yīng)。

在這眾多的光催化劑中，最常用的催化劑莫過于Ir[dF(CF3)ppy]2dtbpyPF6和4CzIPN 了，Ir[dF(CF3)ppy]2dtbpyPF6以其寬闊的電極電勢范圍，悠長的激發(fā)態(tài)壽命，成為眾多光催化劑中的明星，而4CzIPN由于電極電勢和激發(fā)態(tài)壽命接近Ir[dF(CF3)ppy]2dtbpyPF6催化劑，因此成為了Ir[dF(CF3)ppy]2dtbpyPF6催化劑的最佳替代品，用以降低反應(yīng)成本，并使得反應(yīng)更加綠色環(huán)保。

隨著光催化偶聯(lián)反應(yīng)的發(fā)展成熟，各種催化劑的應(yīng)用，光催化篩選反應(yīng)逐漸進(jìn)入了大家的視野，因此產(chǎn)生了銥、咔唑、釕、吖啶、其他光催化劑五大類光催化劑，在各種各樣的光催化反應(yīng)中，發(fā)揮著神奇的作用。同時(shí)，樂研也緊跟科研的潮流，大規(guī)模商品化了大量實(shí)用的光催化劑，如圖所示。

Ir光催化劑

咔唑光催化劑

Ru光催化劑

十聚鎢酸鹽催化劑

綜上所述，Ni/光氧化還原雙催化已經(jīng)成為構(gòu)建Csp2-Csp3鍵的強(qiáng)有力的工具，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)，同時(shí)光催化反應(yīng)憑借其溫和的條件，良好的官能團(tuán)耐受性，迅速取代傳統(tǒng)Negishi Coupling、Suzuki Coupling，成為與Zn粉還原偶聯(lián)齊名的Csp2-Csp3鍵構(gòu)建方法，在藥物分子的合成與官能團(tuán)化中，發(fā)揮著越來越重要的作用。未來伴隨著光化學(xué)與流體化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來的化學(xué)工業(yè)發(fā)展必然走向更加溫和、綠色、安全、節(jié)能的方向發(fā)展，從而真正實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)！

參考文獻(xiàn)
[1] J. Am. Chem. Soc. 2016,138, 8084-8087;
[2] Nature.2021,598, 451-456;
[3] J. Am. Chem. Soc. 2022,144, 9997-10005;
[4] J. Am. Chem. Soc. 2015,137, 2195-2198;
[5] Science.2014,345, 437-440;
[6] Org. Lett. 2021,23,4250-4255.

 
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