期刊名：Journal of the American Chemical Society
doi号：10.1021/jacs.4c10093
把羰基转化为羰基自由基是把亲电性的C=O转化为亲核性自由基以实现反极性反应性的经典方法。通过改变羰基的极性，从两电子转化为单电子途径，羰基自由基参与的反应在有机合成中得到了广泛应用。机理表明，最直接获得羰基自由基的方法是从羰基化合物单电子还原，但该方法限制于酮和醛较大的负还原电势，使得经常需要使用超当量的强金属还原剂，经常使用的是SmI2，UV激发以及电化学的方法也会用来降低还原电势。
可见光催化剂的使用最近在羰基自由基的产生中得到了显著成效。例如，芳醛和酮可以在Brønsted或者Lewis酸的存在下还原为羰基自由基。但是获得羰基自由基的单电子过程受限于其严苛的还原条件，对官能团耐受度影响很大。
另一种方法是将醛活化，转化成另一种更倾向于生成自由基的形式。例如，通过XAT途径来形成自由基，但是该方法不能形成为保护的羰基自由基或者羰基自由基阴离子。
布里斯托大学Adam Noble研究小组设想通过使用亲核性氧化还原活化剂来活化醛从而产生未保护的羰基自由基。首先，HZ的加成提供氧化还原活性产物1，其可以发生SET介导的C-Z键断裂形成羰基自由基。亲核氧化还原活化剂的灵感来自于醛类与亚硫酸氢盐形成稳定的醛-亚硫酸氢盐加合物的反应活性。然而，由于缺乏烷基磺酸盐自由基脱硫的先例，作者转而采用发展较少的α-羟基亚磺酸盐3。在此，作者提出由亚磺酸盐从醛产生羰基自由基的方法，并表明了该反应在光氧化还原催化羰基自由基与烯烃偶联反应的应用。
作者首先进行了条件筛选。作者使用NaOH水解TDO来产生Na2SO2。核磁显示，在60分钟以内，苯甲醛大量转化为了相应的α-羟基亚磺酸盐。在水溶性有机光催化剂eosin Y以及蓝光的诱导下，得到了74%的羰基-烯烃偶联产物。控制实验表明，光催化剂、光以及TDO对反应都至关重要。当使用Ru(bpy)3Cl2时，也可以顺利反应，但产率会降低。当水作溶剂时，反应效果最好，但对有些底物溶解性不好。降低NaOH的量会使产率降低。作者也评估了预搅拌的影响，但影响甚微。
作者接着进行了底物拓展。该方法展现了良好的官能团耐受度，多种官能团取代的芳醛都得到了相应转化。对酮的转化也进行了拓展，较低产率获得了偶联产物，原因可能是由于酮较大的位阻。脂肪族的醛没有发生相应的羰基-烯烃偶联。
作者对烯烃也进行了拓展。多种官能团取代的烯烃都可以发生相应羰基-烯烃偶联反应。烯烃的电子效应对反应有显著的影响，同时，羰基自由基的亲核性对反应也至关重要。
作者同样也探究了分子内羰基-烯烃偶联。作者使用四叔丁基氢氧化铵来代替NaOH，使得反应顺利进行。由于羰基自由基阴离子对烯烃的快速加成，不需要额外的吸电子基团。
作者对α-羟基亚磺酸盐进行了分离，并进行了电化学和荧光猝灭实验。循环伏安实验表明。3a有低的氧化电势，因此可以发生放热的SET过程。荧光猝灭实验表明了反应过程涉及到PCET过程，以及α-羟基亚磺酸盐在光氧化还原催化中起到了关键作用。基于以上机理探究，作者提出了该反应的催化循环。
综上所述，作者提出了一种通过亚磺酸盐参与的由醛产生羰基自由基的羰基-烯烃偶联反应。该方法反应条件温和，使用非昂贵的试剂，成功在分子间以及分子内反应都得到了应用。
