N -杂环卡宾催化剂 (NHC) 是一种独特的 Lewis 碱性催化剂，利用极性反转的手段来介导各种有机转化。大多数 N -杂环卡宾催化过程是由卡宾加成到羰基引发，随后发生质子转移生成布雷思洛 (Breslow) 中间体，该物种可以将典型的亲电羰基碳转换为亲核中心。
虽然 N -杂环卡宾催化剂介导的两电子反应类型从该领域成立以来不断扩大，但受限于其无法参与 sp³ 亲电试剂的活化反应，通过单电子转移实现该中间体的后续反应具有突出潜力，可以涵盖更广泛的前体，包括惰性分子。虽然自由基化学已经逐渐发展成熟，但光催化和电催化的复兴加速了现代合成化学的发展，而将可见光催化与 NHC 催化结合起来就可以在温和条件下实现 N -杂环卡宾介导的自由基反应，从而克服上述限制。
近日，汪清民 课题组
光催化介导的单电子反应的最新进展实现了通过传统方法无法直接形成的化学键，这些发展在化学合成领域发挥了巨大的作用。近年来，共催化模式蓬勃发展，在相关领域也有一些综述，尽管珠玉在前，本综述侧重于总结新发展的催化模式和机理，尤其是最近这几年间的。到目前为止，NHC/光双重催化主要包括两种催化模式： 在光催化条件下，单电子氧化经典的富电子 NHC 中间体生成羰基自由基； 在光催化剂条件下，还原新型 NHC 衍生的缺电子中间体生成羰基自由基。 其中，富电子或缺电子的中间体可以直接被光激发后作为氧化剂或还原剂参与反应（图 1c）。生成的羰基自由基将参与自由基/自由基交叉偶联实现化学键构筑，尽管没有直接使用光活化，Ohmiya 课题组基于 NHC 催化在加热条件下使用 NHPI 酯作为自由基前体的开创性工作也将被讨论。
而这篇综述主要分为两个部分：第一部分主要总结通过单电子氧化（即通过 Breslow 中间体）产生羰基自由基，第二部分主要总结通过单电子还原（即通过酰基唑鎓中间体）产生羰基自由基。而第一部分又根据活化的底物类别和是否需要添加光催化剂进行进一步分类；第二部分主要根据离去基团的类别和产生自由基的类型进行分类。着重于对反应本质和机理进行归纳总结。此外，本文还展望了当前 NHC 介导的单电子反应所面临的前景和挑战，包括酰基底物范围、自由基的类型、对映选择性控制以及催化模式 该成果以 “Recent advances in combining photo- and N-heterocyclic carbene catalysis ”(《光和氮杂卡宾协同催化的最新进展》 )为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science
Recent advances in combining photo- and N-heterocyclic carbene catalysis Xiaochen Wang, Senhui Wu, Rongxin Yang, Hongjian Song, Yuxiu Liu and Qingmin Wang* （汪清民 ，南开大学） Chem. Sci. 14 , 13367−13383/10.1039/D3SC03274D 本文第一作者，南开大学博士研究生。2018 年 进入南开大学汪清民教授课题组，主要从事光催化及光和小分子共催化高效构筑酮类化合物或醛类化合物的转换。
本文通讯作者，南开大学教授，博士生导师，主要从事生态农药和药物及功能助剂创制和环境友好的绿色合成研究。承担科技部、农业部、国家自然科学基金委、教育部、天津市等各种科研项目四十多项。以通讯作者在 Sci Adv.; Nat. Commun.; Angew. Chem. Int. Ed.; ACS Cent. Sci.; Chem. Eng. J.; ACS Catal.; Chem. Sci.; Green Chem.; ChemSusChem.; ACS Sustainable Chem. Eng.; Arthritis & Rheumatism；J. Agric. Food Chem.; Pest Manag. Sci.; J. Med. Chem. 等杂志上发表论文 300 余篇；以第一发明人授权了 100 多项中国和美国及欧洲等发明专利；出版著作 6 部（章）。发明了仿生农药拟除虫菊酯系列产品和重大农药品种及高端精细化学品的清洁生产新方法，已成功应用于工业化大生产，产生了巨大的经济效益。创制了多个超高效的植物病毒病防治药剂和绿色杀虫杀螨剂候选品种以及国家Ⅰ类新药，处于产业化开发的不同阶段。荣获中国化学会青年化学奖，药明康德生命化学研究奖，中国科协求是杰出青年成果转化奖、大北农科技奖等。担任 SCI 刊物 Current Organic Synthesis 主编。培养毕业了 100 多名访问学者、博士后、博士生、硕士生。 Home to exceptional research and thought-provoking ideas. Open and free, for authors and readers. 2-年影响因子* 7.6 分 5-年影响因子* 8.0 分 JCR 分区* Q1 化学-综合 CiteScore 分† 14.4 分 中位一审周期‡ 33 天
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