在现代有机合成中，如何通过简洁高效的手段构建复杂的碳-碳键结构，特别是C(sp2)-C(sp3)键，一直是化学家们关注的焦点。传统的偶联反应虽然已经在工业和医药化学中取得了广泛应用，但其操作流程往往需要多步预处理，限制了反应的效率与产物的多样性。特别是涉及到碳(sp3)的偶联反应时，由于所需底物的功能化程度较高，化学家们面临着如何简化合成路径、提高反应选择性的问题。近年来，光氧化还原催化的引入为碳-碳键构建提供了全新思路，尤其是Ir/Ni双金属催化体系，通过结合光能与金属催化，实现了许多之前无法实现的反应。（图1C）然而，目前主要采用高能蓝光驱动的反应体系存在着一定的局限性，例如反应底物的兼容性不广泛，光敏感底物容易发生副反应等问题。因此，发展出在低能橙光下，能够实现广泛底物兼容性的双催化体系，成为了一个具有挑战性且极具潜力的研究方向。
图片来源：JACS
本研究开发了一种能够在低能橙光照射下，同时实现氧化和还原两种模式的脱羧偶联反应新方法。（图1D）研究团队通过引入新型的Ir(III)光催化剂，结合镍催化体系，成功构建了一个适用于多种底物的脱羧偶联平台。在这个系统中，利用了羧酸及其衍生物如红氧活性酯（RAEs）作为碱基，通过光催化过程生成烷基自由基，与芳基卤化物发生偶联反应。此方法不仅扩展了能够偶联的羧酸范围，还对光敏感底物提供了较好的选择性保护，尤其在含药物样片段的底物上展现了卓越的效果。实验中，通过优化催化剂的种类、光源波长及反应条件，研究团队在较低的温度条件下实现了高效的C(sp2)-C(sp3)键生成。
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该研究首次实现了在相同反应条件下，氧化和还原模式都能进行的脱羧偶联反应。这一突破性的成果极大地扩展了传统蓝光催化体系的局限，使得底物的选择性更为广泛，并能够适应对光敏感的底物。此外，利用橙光的低能特性，反应在温和条件下即可进行，降低了副反应的发生概率，提高了产物的化学选择性与产率。更为重要的是，该方法为医药化学中C(sp2)-C(sp3)偶联的应用提供了新的思路，特别是在药物后期修饰和复杂结构合成中具有广泛的应用潜力。通过减少底物的预处理步骤以及在一锅法中实现反应，简化了合成流程，为有机合成领域带来了更加绿色、高效的解决方案。总的来说，橙光驱动的Ir/Ni双金属光氧化还原催化体系不仅开辟了新的化学反应途径，还为未来药物研发与材料科学中的复杂分子合成提供了更加广泛的工具箱。
标题：A Unified Method for Oxidative and Reductive Decarboxylative Arylation with Orange Light-Driven Ir/Ni Metallaphotoredox Catalysis
作者：Katherine A. Xie, Eva Bednarova, Candice L. Joe, Trevor C. Sherwood, Eric R. Welin, and Tomislav Rovis*
链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c08375
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