光催化C-C键偶联

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C-C和C-X(X为杂原子)的构筑和断裂是现代有机合成化学的重要研究内容。自1972年Kumada等人报道了Ni催化下格氏试剂与芳基或烷基卤化物偶联以来,催化交叉偶联反应被认为是一种非常有用的和重要的C-C和C-X的构建方法,一直吸引全球科学家的高度兴趣。目前,开发高效的、绿色环保的、可持续利用的催化剂仍然是C-C偶联反应催化体系研究的核心和重要长期目标。一般来讲,C-C偶联反应涉及氧化还原过程,存在过渡金属催化剂与亲电试剂和亲核试剂之间的电子转移。反应的进行需要提供必要的能量来克服电子传递和偶联反应的活化能垒。在光催化剂存在的情况下,光能可用于触发电子传递并促进C-C偶联反应的进行。采用光催化技术利用太阳光实现C-C偶联反应是非常可取的绿色途径,受到光催化领域和有机合成领域科学家们高度的兴趣。根据所用光催化剂的类型,光催化C-C偶联反应可分为均相光催化C-C偶联反应和非均相光催化C-C偶联反应。前者一般在光照下由有机金属化合物和一些配体在溶剂中进行催化,存在均相催化剂难以分离、回收和再生等缺点,极大地限制了其大规模的应用。从原子经济和绿色化学的角度来看,使用多相光催化剂实现C-C偶联是一种重要的策略。近几年来,关于非均相可见光及红外光光催化C-C偶联反应的研究已有大量的报道。

陕西师范大学顾泉副教授、高子伟教授课题组和福州大学龙金林副教授课题组综述了近期非均相光催化技术在C-C交叉偶联反应中应用的研究进展。综述介绍了可见光和近红外光照射下非均相光催化C-C交叉偶联反应的类型:Suzuki、 Sonogashira、 Stille、 Heck、Hiyama和Ullmann等C-C交叉偶联反应;从光激发和光生电荷产生方式以及反应基质活化方式方面总结了非均相光催化C-C交叉偶联反应机理,包括经典的半导体理论、LSPR效应、带隙跃迁机理、单电子转移和自由基介导机理等;汇总了所使用的非均相光催化剂的种类:钯纳米颗粒负载的半导体基光催化剂、钯基等离子纳米结构或合金、负载型等离子双金属或合金光催化剂和无钯光催化剂;最后分析了非均相光催化C-C交叉偶联反应研究的挑战并提出了可能的解决方案。

相关进展以Minireview的形式发表在ChemCatChem(doi:10.1002/cctc.201801616)

作者:Quan Gu, Qiaohui Jia, Jinlin Long, Ziwei Gao

原文链接如下,或点击下方“阅读原文”:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201801616


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