
Citation: Ding Kuiling, Xiao Wenjing, Wu Li-Zhu. Organic Photochemistry-The Road to Glory[J]. Acta Chimica Sinica, 2017, 75(1): 5-6. doi: 10.6023/A1701E001

有机光化学-辉煌之路
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Organic Photochemistry-The Road to Glory
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光化学反应是以洁净、节能、节约为目标的合成方法, 是合成化学中非常活跃的研究领域之一.光化学反应是以光为激发手段, 研究激发态分子的反应.早在二十世纪初, 意大利化学家G. Ciamician和P. Silber率先关注光照引发的化学反应.尽管当时实验条件非常简陋, 但他们利用阳光的直接照射得到了许多难以合成的反应产物.第一次世界大战后, 光化学反应的研究迅速在意大利、德国、英国、美国、日本、前苏联等国家开展起来.光源、分光装置、产物分离鉴定仪器设备的快速进步极大促进了光化学反应的研究.我国自二十世纪七十年代后期开始光化学研究, 中国科学院感光化学研究所(中国科学院理化技术研究所前身)是国内最早开展光化学研究的单位, 也是当时国际六大光化学研究中心之一.在国家自然科学基金委员会、中国科学院和科学技术部的支持下, 近十几年来有机光化学研究在中国取得了长足的发展, 高水平的研究团队不断涌现, 研究成果在国内、国际产生了重要影响.
此外, 专辑还收录了一些与光化学和光物理过程相关的研究进展.例如, 王文光等设计合成了基于偶氮桥连的新型双铁羰基配合物, 并利用光化学反应衍生合成了具有FeI-CO-FeI结构的配合物, 为模拟[FeFe]氢化酶活性中心结构提供了新思路(DOI:10.6023/A16070364); 李秋艳和王晓军等探索了含苯并噻二唑结构单元的金属有机骨架在可见光催化反应中的应用(DOI:10.6023/A16090496); 曾毅和李嫕等构筑了荧光基团芘修饰的树枝形聚合物水相温敏荧光传感体系(DOI:10.6023/A16100544).
为了展示有机光化学研究的飞速发展, 加强学术交流, 《化学学报》编委会邀请我们组织“有机光化学”专辑.此时正值我国著名物理有机化学家、光化学家、中国科学院院士佟振合先生八十华诞暨执教五十四周年之际, 《化学学报》编委会决定出版本期专刊, 向为我国物理有机化学、光化学等相关领域发展做出卓越贡献的佟振合先生表示崇高的敬意!
利用可见光氧化还原催化自由基氟烷基化反应是氟烷基化的有效途径.专辑中杨超和夏吾炯等利用Ru (bpy)3Cl2为催化剂, Togni’s试剂为三氟甲基源, 在可见光照射下实现了含羰基烯烃的三氟甲基化(DOI:10.6023/A16070341); 胡金波等利用氟烷基砜为新型氟烷基自由基前体, 高效实现了芳基烯烃的双官能团化(DOI:10.6023/A16080412); 朱成建等利用二氟溴乙酸为二氟烷基源, 实现了可见光催化高炔丙醇经1, 4芳基迁移的二氟烷基化反应, 为合成二氟戊酸乙酯类化合物提供了简单、高效的方法(DOI:10.6023/A16070375); 俞寿云等发展了卤键促进的自由基型双异腈插入反应, 建立了2-多氟烷基化喹喔啉衍生物的构建方法(DOI:10.6023/A16090480).
与经典的热化学反应相比, 光化学反应具有以下特点:(1)热化学反应需要较大的活化能, 需要加热到一定温度反应才能发生; 光化学反应一般不需要活化能, 或者只需要很小的活化能, 因此在低温或室温下可以很快进行; (2)复杂的分子往往含有多个活性基团.热化学反应中要使其中某一个基团发生反应, 需要先将其它基团保护起来; 光化学反应不同, 很多情况下这些基团在分子中的部位不同, 吸收光的波长不同, 因此利用不同波长的光选择性地激发某一基团能够引发反应的发生; (3)多数情况下热化学反应和光化学反应的产物不同, 因此可以利用光化学反应合成热化学不能合成的产物.巧妙利用光化学反应往往可以大幅度缩短目标产物的合成路线.
有机光化学的研究非常活跃, 日新月异.本专辑虽然不能涵盖所有方向和动态, 但若能对了解和推动我国有机光化学研究有所助益, 我们倍感欣慰!此次专刊得到了广大同仁的大力支持, 衷心感谢各位作者、审稿人、编辑部工作人员的无私奉献和努力, 谨此表示诚挚的谢意!由于篇幅和时间有限, 难免有疏漏之处, 敬请广大同仁和读者见谅!
可见光催化反应无疑为有机合成化学提供了新途径、新方法和新技术.专辑中雷爱文等介绍了可见光促进苄位C-H键活化官能团化的研究亮点(DOI:10.6023/A16080417); 陈以昀等综述了通过可见光引发氧自由基的产生方式及反应新进展(DOI:10.6023/A16080416); 可见光催化的交叉偶联放氢反应是吴骊珠等提出的新反应, 他们总结了这类无需额外氧化剂参与的反应及其在有机合成领域的应用(DOI:10.6023/A16090491); 自由基反应的立体选择性调控是挑战性课题, 罗三中等介绍了催化不对称光诱导自由基反应的研究进展(DOI:10.6023/A16080418); 周前雄和王雪松综述了近年来光诱导配体解离反应在光疗领域的研究进展(DOI:10.6023/A16090470).
光化学反应中的“光”是一种特殊的、能够参与反应的试剂, 利用具有可见光吸收的金属配合物、有机染料或半导体作为光敏剂(催化剂), 使其与反应底物发生光诱导电子转移, 生成底物的正离子自由基或负离子自由基, 从而引发后续反应, 实现多样的化学转换.专辑中陈加荣等利用曙红钠盐作为光敏剂, 发展了可见光作用下酰胺氮自由基参与的分子内氢胺化反应, 简便、高效地构筑了系列3, 4-二氢异喹啉酮类化合物(DOI:10.6023/A16070367); 陆良秋等利用高价碘氰基试剂作为安全的氰基源, 实现了三级胺α-位碳-氢键的氰基化反应, 并进一步拓展到烷基羧酸的脱羧氰基化反应, 成功合成了α-氨基腈类化合物及烷基腈类化合物(DOI:10.6023/A16080414); 汪舰等将可见光催化α-酮酸脱羧加成反应的受体拓展到1, 6-共轭体系, 实现了不同取代α-芳基-α, α'-二芳基酮的合成(DOI:10.6023/ A16090492); 江智勇等利用二腈基哌嗪化合物为光敏剂, 实现了有氧脱氢合成2, 3-二氢-4-吡啶酮与4-喹诺酮(DOI:10.6023/A16080407); 刘强等利用有机染料与金属配合物相结合的策略, 实现了在可见光作用下分子内放氢芳构化反应(DOI:10.6023/A16080421).
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