光催化转化芳基环丙烷的催化剂筛选与优化
前言：亲核官能化代表了对芳香化合物进行结构修饰的最直接方法之一。在大多数情况下，这种官能化是通过亲核芳香取代反应（SNAr）实现的，该反应对使用电子不足的（杂）芳香化合物有严格依赖。
随着光氧化还原催化剂的快速发展，引发了自由基化学的复兴，传统合成化学所面临的许多问题得到了解决。例如，尼斯维茨和同事成功报道了一种利用光氧化还原催化剂的正交SNAr方案，该方案具有相反的电子需求。
通过单电子氧化否则电子富集的芳基基团，产生易生成的芳基自由基阳离子中间体，可以通过基态不稳定化来保证更广泛的反应范围。
除了激活嵌入的π系统，芳基自由基阳离子还可以通过所谓的远程激活在锁链上开辟新的可能性，其中通过相邻的C-H去质子化生成苄基自由基物种的过程可能是最成熟的。
借助这种策略，可以通过裂解与芳香环适当距离处的强醇性O-H键，顺利生成氧自由基中间体。
值得注意的是，这代表了“氧化还原标记过程”的典型示例，基本上通过空间内分子间电子转移或锁链共价键进行。
根据对芳基环丙烷底物1a进行循环伏安测量的结果（在MeCN中与饱和甘汞电极相比，E1/2ox = 1.30 V），尝试了1a与甲醇2a之间的模型反应。
在以1mol％的Ir[dF(CF3)ppy]2(5,5′-dCF3bpy)PF6（Ir-I）作为光催化剂，Cu(OTf)2和K2HPO4作为外部氧化剂和碱的条件下，在MeCN中通过蓝色LED照射（λmax = 459nm），反应产率为58％，得到所需的1,3-甲氧基化产物3a。
进一步的光催化剂筛选并没有得到更好的结果，尽管有机光催化剂如4CzPN和DCA也可以提供所需的产物，但反应活性略有降低。在选择了Ir-I作为光催化剂之后，进一步调查了其他反应参数。
根据对芳基环丙烷底物1a进行循环伏安测量的结果（在MeCN中与饱和甘汞电极相比，E1/2ox = 1.30 V），尝试了1a与甲醇2a之间的模型反应。
进一步的光催化剂筛选并没有得到更好的结果，尽管有机光催化剂如4CzPN和DCA也可以提供所需的产物，但反应活性略有降低。
在选择了Ir-I作为光催化剂之后，进一步调查了其他反应参数。对反应介质的调查显示，乙腈仍然是最佳选择，而低极性溶剂（如二氯甲烷和甲苯）则导致收率显著降低。
随后筛选了一系列铜(II)盐，但没有获得更好的结果。还尝试了其他种类的氧化剂，亚铈酸铵（CAN）的产率略低。
无机碱的筛选提高了产率，使用MeONa的产率提高到60％，而有机碱的产率较低。为了进一步提高反应结果，将Cu(OTf)2增加到2当量，产率进一步增加到65％。
当甲醇增加到50当量或用作溶剂时，反应产率进一步提高到72％和90％。在手头的最佳条件下，对底物范围进行了研究。
使用甲醇作为亲核试剂，对芳基环丙烷的相容性进行了检验。发现带有苯环上电子给体基团的环丙烷，如甲氧基（3aa-3ba）、烷基（3ia-3ka）和苯基（3la），反应顺利，产率较高地提供所需的1,3-二醚化合物。
对于多取代芳基环丙烷也具有良好的容忍性（3ca, 3ea-3ha），剩余的卤素取代基为进一步的合成提供了便利。
将这一结果归因于由于存在过多的电子释放基团，使得芳基自由基阳离子中间体稳定，从而无法为随后的环开启过程提供足够的推动力。令人高兴的是，含氯取代的底物也容易适应反应条件，尽管反应效率有所降低（3ma）。
结论：利用芳基自由基阳离子诱导的π共轭内分子电子转移和铜(II)介导的C-O键形成的协同效应可以成功开发芳基环丙烷的光催化氧化二氧化反应。这种策略实现了给予给体-给体类型的芳基环丙烷衍生物的简易环开启和氧化反应。
当使用1,2-二醇或水/醛复合物作为双核亲核试剂时，氧化的1,3-环化反应会快速构建二氧杂环化合物。铜盐作为温和氧化剂和自由基扩展剂的使用对于有效地推动这种催化转化至关重要。
