可见光与过渡金属协同催化的芳基乙炔的烷基酰基化反应设计及应用研究
1. 绪论
1.1 引言
1.1.1 光化学的重要性
- 光化学在环境保护、生物科学、材料工程和化学研究等多个领域中发挥着重要作用。
- 光化学方法在合成复杂化合物方面具有独特的优势，例如，通过偶联反应形成多环化合物。
1.1.2 炔烃双官能团化反应的重要性
- 炔烃双官能团化反应能够高效地构建复杂结构的化合物，显著提升化学合成的效率。
- 炔烃双官能团化反应在材料科学、生物学和环境科学等领域展现出巨大的应用价值。
1.1.3 可见光催化的重要性
- 可见光催化反应操作简便、能耗低、环境友好以及高效能，成为科学家们追求的理想化学合成手段。
- 光催化剂能够将光能高效地转化为化学能，从而激活反应物分子。
1.2 光化学反应研究
1.2.1 光化学反应概述
- 光化学反应反映了分子结构与物理化学特性之间的相互作用，特别是在体系吸收光子后所经历的化学与物理变化的动态过程。
- 光化学反应在化学领域具有举足轻重的地位，吸引了众多科研工作者对其进行深入研究和探索。
1.2.2 光化学反应研究进程
- 从1771年Priestley首次捕捉到光化学的微妙反应，到19世纪Grotthuss和Draper提出光化活性原理，再到20世纪初Einstein提出光化当量定律，光化学反应研究逐渐深入。
- 意大利科学家Ciamician和Silber从1886年开始系统地研究了光照引发的化学变化，成为光化学研究的先驱。
1.2.3 光化学反应的分类与应用
- 光化学反应在生物光化学、环境化学和材料科学等领域有着广泛的应用，如植物光合作用、光氧化降解等。
- 光化学反应在化学合成领域也具有重要应用，如通过偶联反应形成多环化合物等。
1.3 不饱和烃的双官能团化反应研究
1.3.1 不饱和烃的双官能团化反应概述
- 炔烃的双官能团化反应能够在单一步骤中迅速反应形成两个化学键，从而高效地构建复杂结构的化合物。
- 发展新型的反应体系，以实现对不饱和烃选择性双官能团化的精确调控，具有重要的科研意义和应用价值。
1.3.2 过渡金属催化炔烃的双官能团化反应研究进程
- Michael E. Jung研究团队在特定条件下，利用水和汞盐系统，通过硝酸根或三氟甲磺酸根作为氧源，实现了对烷基芳基炔或二芳基炔的高效双氧化反应。
- 鲍红丽课题组创新性地使用全氟碘代烷烃作为自由基前体，配合过氧化十二酰作为自由基引发剂，同时引入了TMSCN作为氰基的来源，成功实现了铜催化的炔烃氟烷基氰化反应。
1.3.3 可见光催化炔烃双官能团化反应概述
- 多吡啶金属配合物的独特的光电转移吸收性质，对于探索激发态电子结构和动力学起到了举足轻重的作用。
- 2008年，D. W. C. MacMillan课题组首次报道了一项具有里程碑意义的研究成果，实现了醛的不对称烷基化反应。
- 2018年，Stephenson和朱晨更进一步，促进了光氧化还原催化非活化烯烃的双官能团化反应发展进程。
1.3.4 可见光催化炔烃双官能团化反应研究进程
- 1991年自由基介导的Smiles重排反应，打破了传统方法中对缺电子芳基砜的依赖，有效促进了碳碳键或碳杂键的断裂与芳基迁移。
- 2016年，Chun Cai等人报道了光催化的炔烃与二芳基氧膦的双官能团化反应。
- 2017年，王磊课题组成功地报道了一种基于可见光诱导的芳香性炔烃和腈类化合物之间的[2+2+2]环化反应。
- 2015年，俞寿云课题组发布了关于可见光诱导的1,2,3-苯并三嗪酮类化合物脱氮端炔插入反应。
1.3.5 可见光与过渡金属协同催化反应研究进展
- 可见光与镍的协同催化在交叉偶联反应领域取得了显著的进步。
- 金属镍在化学反应中展现出诸多显著优势，使其在化学合成领域具有广泛的应用前景。
1.3.6 可见光与过渡金属协同催化反应研究进程
- 2014年，Tunge等人提出了一种开创性的光与钯协同催化的脱羧烯丙基化反应方法。
- 2018年，周建荣研究团队成功利用钯和光双催化体系实现了缺电子芳烃的高效对位选择性烷基化反应。
- 2020年，Rueping课题组成功报道了一种光镍协同催化策略，用于实现炔烃的1,2-烷基芳基化反应。
