点亮拥挤的角落

近年来，光化学的出现或复兴——取决于个人经验——已经非常明显。光氧化还原化学通常使用可见光与吸光催化剂结合来介导氧化还原过程，这导致了大量在该领域占据主导地位的时尚出版物。也就是说，最近在“经典”光化学反应中的令人印象深刻的贡献——使用紫外线辐射来介导烯烃的[2+2]环加成或与羰基的Paternò-Büchi反应——也使人们重新关注一个可以说已经失去光彩的领域。

经典的光化学使在热条件下被“禁止”的反应成为可能。因此，它可以提供使用传统化学方法不容易制备的生物活性支架，将当代应用带到一个具有迷人基础研究历史的领域。在光氧化还原催化的早期，大约在2009-2010年，持不同意见的人认为它只是一种时尚，但该领域的持续卓越表现和应用的指数增长表明它绝不是时尚。使用醇和芳腈等广泛使用的试剂进行的新型转化已经使批评者落幕。这些非正统的反应底物可用于在环境条件下合成易处理的自由基中间体。

西班牙加泰罗尼亚化学研究所的Paolo Melchiorre和他的团队正在推动光氧化还原催化的边界进入经典有机金属共轭加成反应的领域。研究小组发现了一种不对称的形成季碳中心的方法，即在烯酮上加入亲核自由基。使用一种巧妙设计的氧化还原活性有机催化剂，结合合适的光催化剂，在接近环境温度的紫外线或可见光下，苯并二氧酮衍生的和α -氨基自由基都形成了手性中心，具有令人印象深刻的产量和选择性(图1)。

该团队试图利用亲核自由基和缺乏电子的烯烃之间形成碳-碳键的早期过渡状态。过渡结构中的“长”键通常对空间位阻不敏感。从概念上讲，反应的两个组成部分-使用光催化剂形成亲核自由基和用手性有机催化剂激活烯酮-已经很好地建立起来。但是，虽然这两种反应性成分确实是互补的，但该团队确定最初的加成产物将是一种不稳定的自由基阳离子，它易于改造起始材料，使得成功的反应几乎不可能(图2)。

从生物过程中获得灵感，研究人员决定在有机催化剂中引入氧化还原活性成分。这将提供一个局部的分子内电子池，以迅速减少瞬态自由基阳离子。这在互变异构后形成中性的烯胺物种，确保不可逆键的形成而不侵蚀立体化学。咔唑杂环单元由于其优异的电子供体能力和咔唑自由基阳离子的高稳定性提供了理想的电子池，这解释了为什么它们在led和光伏电池中得到广泛应用。咔唑上的大块取代基改变了它的还原势，并增加了对自由基加成的对映控制(图3)。

作为第一个通过自由基共轭加成形成不对称四元中心的有效催化策略，这项工作有望打开一扇门，为大量温和的转变提供了独特的四元碳基结构。然而，最具突破性的方面必须是巧妙设计的有机催化剂，它可以驯服瞬态自由基中间体。这个概念值得被抓住，并有望以无数种方式发展，以提供对历史上松散电子失控的反应的精确控制。

卡尔·柯林斯(Karl Collins)领导着德国的一个药物化学实验室