光催化轉化芳基環丙烷的催化劑篩選與優化
前言：親核官能化代表了對芳香化合物進行結構修飾的最直接方法之一。在大多數情況下，這種官能化是通過親核芳香取代反應（SNAr）實作的，該反應對使用電子不足的（雜）芳香化合物有嚴格依賴。
随着光氧化還原催化劑的快速發展，引發了自由基化學的複興，傳統合成化學所面臨的許多問題得到了解決。例如，尼斯維茨和同僚成功報道了一種利用光氧化還原催化劑的正交SNAr方案，該方案具有相反的電子需求。
通過單電子氧化否則電子富集的芳基基團，産生易生成的芳基自由基陽離子中間體，可以通過基态不穩定化來保證更廣泛的反應範圍。
除了激活嵌入的π系統，芳基自由基陽離子還可以通過所謂的遠端激活在鎖鍊上開辟新的可能性，其中通過相鄰的C-H去質子化生成苄基自由基物種的過程可能是最成熟的。
借助這種政策，可以通過裂解與芳香環适當距離處的強醇性O-H鍵，順利生成氧自由基中間體。
值得注意的是，這代表了“氧化還原标記過程”的典型示例，基本上通過空間内分子間電子轉移或鎖鍊共價鍵進行。
根據對芳基環丙烷底物1a進行循環伏安測量的結果（在MeCN中與飽和甘汞電極相比，E1/2ox = 1.30 V），嘗試了1a與甲醇2a之間的模型反應。
在以1mol％的Ir[dF(CF3)ppy]2(5,5′-dCF3bpy)PF6（Ir-I）作為光催化劑，Cu(OTf)2和K2HPO4作為外部氧化劑和堿的條件下，在MeCN中通過藍色LED照射（λmax = 459nm），反應産率為58％，得到所需的1,3-甲氧基化産物3a。
進一步的光催化劑篩選并沒有得到更好的結果，盡管有機光催化劑如4CzPN和DCA也可以提供所需的産物，但反應活性略有降低。在選擇了Ir-I作為光催化劑之後，進一步調查了其他反應參數。
根據對芳基環丙烷底物1a進行循環伏安測量的結果（在MeCN中與飽和甘汞電極相比，E1/2ox = 1.30 V），嘗試了1a與甲醇2a之間的模型反應。
進一步的光催化劑篩選并沒有得到更好的結果，盡管有機光催化劑如4CzPN和DCA也可以提供所需的産物，但反應活性略有降低。
在選擇了Ir-I作為光催化劑之後，進一步調查了其他反應參數。對反應媒體的調查顯示，乙腈仍然是最佳選擇，而低極性溶劑（如二氯甲烷和甲苯）則導緻收率顯著降低。
随後篩選了一系列銅(II)鹽，但沒有獲得更好的結果。還嘗試了其他種類的氧化劑，亞铈酸铵（CAN）的産率略低。
無機堿的篩選提高了産率，使用MeONa的産率提高到60％，而有機堿的産率較低。為了進一步提高反應結果，将Cu(OTf)2增加到2當量，産率進一步增加到65％。
當甲醇增加到50當量或用作溶劑時，反應産率進一步提高到72％和90％。在手頭的最佳條件下，對底物範圍進行了研究。
使用甲醇作為親核試劑，對芳基環丙烷的相容性進行了檢驗。發現帶有苯環上電子給體基團的環丙烷，如甲氧基（3aa-3ba）、烷基（3ia-3ka）和苯基（3la），反應順利，産率較高地提供所需的1,3-二醚化合物。
對于多取代芳基環丙烷也具有良好的容忍性（3ca, 3ea-3ha），剩餘的鹵素取代基為進一步的合成提供了便利。
将這一結果歸因于由于存在過多的電子釋放基團，使得芳基自由基陽離子中間體穩定，進而無法為随後的環開啟過程提供足夠的推動力。令人高興的是，含氯取代的底物也容易适應反應條件，盡管反應效率有所降低（3ma）。
結論：利用芳基自由基陽離子誘導的π共轭内分子電子轉移和銅(II)介導的C-O鍵形成的協同效應可以成功開發芳基環丙烷的光催化氧化二氧化反應。這種政策實作了給予給體-給體類型的芳基環丙烷衍生物的簡易環開啟和氧化反應。
當使用1,2-二醇或水/醛複合物作為雙核親核試劑時，氧化的1,3-環化反應會快速建構二氧雜環化合物。銅鹽作為溫和氧化劑和自由基擴充劑的使用對于有效地推動這種催化轉化至關重要。
