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（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

一個(gè)多世紀(jì)以來，光驅(qū)動化學(xué)轉(zhuǎn)化的能力一直吸引著合成化學(xué)家的注意。1885年，Klinger、Ciamician和Silber團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了有機(jī)光化學(xué)的反應(yīng)，如酮類化合物的光還原反應(yīng)。其中，芳香酮的乙醚溶液暴露于日光下能夠緩慢還原為醇。從那時(shí)起，酮的光化學(xué)轉(zhuǎn)化已取得巨大的進(jìn)展。值得注意的是，早期創(chuàng)新性研究包括已發(fā)現(xiàn)的Norrish型光化學(xué)反應(yīng)，其中對酮的三重態(tài)雙自由基的激發(fā)可導(dǎo)致快速且不受控制的斷裂、攫取和偶聯(lián)反應(yīng)。Norrish II和Norrish-Yang反應(yīng)源于初始分子內(nèi)氫原子轉(zhuǎn)移（HAT），并發(fā)現(xiàn)了各種合成應(yīng)用，包括天然產(chǎn)物全合成。另一方面，Norrish I型化學(xué)是通過酮輻射直接生成酰基和烷基自由基（Figure 1A）。盡管該策略為生成具有價(jià)值的自由基配合物提供了一個(gè)有吸引力的解決方案，但由于其初始自由基產(chǎn)物的反應(yīng)性不受控制而限制了其應(yīng)用。因此，能夠從Norrish型過程中提供更可控結(jié)果的策略，則更具吸引力。

在過去十年中，HAT作為一種強(qiáng)有力的鍵形成策略，從而備受關(guān)注。與其它生成自由基的方法相比，氫原子的直接攫取提供了獨(dú)特的區(qū)域和化學(xué)選擇性，并避免了對預(yù)官能團(tuán)化氧化還原活性前體的需要。類似地，三重態(tài)酮誘導(dǎo)的HAT已單獨(dú)用于催化轉(zhuǎn)化以及與過渡金屬催化結(jié)合。然而，在這些情況下，HAT生成的羰基（ketyl）自由基不會被并入最終產(chǎn)物中。

作者設(shè)想，若將這兩種光化學(xué)反應(yīng)模式相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)無催化劑的轉(zhuǎn)化，能夠?qū)⑼c活化C-H鍵直接連接（Figure 1B）。三重態(tài)酮驅(qū)動的分子間HAT與Norrish-Yang類自由基-自由基偶聯(lián)的結(jié)合，將為C-C鍵的形成提供一種新型的策略，但也存在二聚化、斷裂和新生成的自由基對之間發(fā)生不期望的二次HAT的問題。最近，化學(xué)家們在單電子N-雜環(huán)卡賓催化的研究中發(fā)現(xiàn)，自由基氮唑鹽配合物可作為穩(wěn)定酰基自由基替代物。同時(shí)，此類自由基配合物可避免常見的自由基副反應(yīng)，而有利于選擇性自由基-自由基交叉偶聯(lián)。近日，美國西北大學(xué)Karl A. Scheidt與得克薩斯農(nóng)工大學(xué)Osvaldo Gutierrez團(tuán)隊(duì)利用酰基氮唑鹽作為三重態(tài)羰基試劑，實(shí)現(xiàn)了所需的HAT/偶聯(lián)反應(yīng)（Figure 1C）。首先，酰基氮唑鹽與靶底物在光照射下激發(fā)后，酰基氮唑鹽經(jīng)系間竄越后生成三重態(tài)雙自由基配合物。隨后，偶聯(lián)底物經(jīng)HAT可生成一對自由基，由于酰基氮唑鹽自由基的獨(dú)特反應(yīng)性，它可以選擇性地進(jìn)行交叉偶聯(lián)以生成所需的酮。最后，通過添加堿可以容易地釋放所需的酰化產(chǎn)物。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

首先，作者以苯甲酰基氮唑鹽1a與N-Boc-吡咯烷2a作為模型底物，進(jìn)行了相關(guān)反應(yīng)條件的篩選（Table 1）。當(dāng)在DCE溶劑中于370 nm LEDs照射下反應(yīng)2 h后，再以DBU作為堿，在MeCN溶劑中反應(yīng)25 min，可以67%的收率得到酰化產(chǎn)物3a。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

在獲得上述最佳反應(yīng)條件后，作者對底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Table 2）。首先，一系列N-保護(hù)的胺底物，均可順利進(jìn)行反應(yīng)，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3a-3p，收率為34-93%。其次，一系列不同電性取代的芳基氮唑鹽，也與體系兼容，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3q-3aa，收率為40-69%。此外，四氫萘、環(huán)戊烯和二芐基醚衍生物，也是合適的底物，獲得相應(yīng)的產(chǎn)物5a-5c，收率為57-68%。同時(shí)，該策略還可用于降脂藥苯扎貝特的后期修飾，可以83%的收率得到芐基酮產(chǎn)物5d。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）

最后，作者對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究（Scheme 1）。首先，控制實(shí)驗(yàn)表明，酰基氮唑鹽的激發(fā)是反應(yīng)的關(guān)鍵（Scheme 1A）。UV/vis光譜研究表明，酰基氮唑鹽不會吸收超過400 nm的光。同時(shí)，在酰基氮唑鹽1a和N-Boc-吡咯烷2a反應(yīng)時(shí)，UV/vis吸收譜沒有發(fā)生變化，從而排除了形成電子供體-受體配合物的可能性。在1a與2a的反應(yīng)體系中無DBU時(shí)，未能獲得所需的產(chǎn)物，進(jìn)一步支持了在后處理時(shí)釋放所需酮的中間體的存在。其次，當(dāng)使用其它的酰基親電試劑替代1a時(shí)，未能獲得所需的酮產(chǎn)物3a，從而表明酰基氮唑鹽的酰化反應(yīng)性是獨(dú)特的（Scheme 1B）。此外，通過自由基捕獲實(shí)驗(yàn)表明，反應(yīng)形成了兩種自由基，并且TEMPO抑制了自由基酰化過程（Scheme 1C）。基于上述的實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)的理論計(jì)算，作者提出了一種合理的反應(yīng)機(jī)理（Scheme 1D）。首先，酰基氮唑鹽1a在紫外或UVA照射下可達(dá)到單線態(tài)激發(fā)態(tài)S₁。S₁經(jīng)系間竄越后，生成三重態(tài)激發(fā)態(tài)（T₂），其經(jīng)快速地分子內(nèi)轉(zhuǎn)化后可生成最低能量三重態(tài)激發(fā)態(tài)T₁。值得注意的是，對優(yōu)化的T₁結(jié)構(gòu)的分析表明，自旋密度主要位于氧原子上，與HAT步驟中選擇性的O-H鍵形成（vs C-H）一致。與觀察到的酰化的高區(qū)域選擇性一致，N-Boc-吡咯烷的α-氨基C-H鍵中的氫原子攫取通過一個(gè)小的能壘（TS-I_a），而HAT在β-位的能壘（TS-I_b）要高得多。這種能量差異和相應(yīng)的選擇性與文獻(xiàn)報(bào)道的極性匹配和失配HAT動力學(xué)一致，并反映了形成的自由基對的相對穩(wěn)定性（II_b vs II_a）。最后，從自由基對II_a中，經(jīng)自由基-自由基交叉偶聯(lián)可以迅速生成叔醇4a，其經(jīng)進(jìn)一步處理后可生成產(chǎn)物3a。

（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）