近日，我所生物能源研究部催化羰基化研究組（DNL0604組）吳小鋒研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)表了單電子轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的羰基化反應(yīng)的綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了單電子轉(zhuǎn)移（SET）介導(dǎo)的羰基化反應(yīng)領(lǐng)域的前沿探索與創(chuàng)新研究，全面闡述了其在有機(jī)合成中的發(fā)展脈絡(luò)與未來趨勢(shì)。
羰基化反應(yīng)是現(xiàn)代有機(jī)合成中最核心、最具工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的反應(yīng)類型之一，是構(gòu)建含羰基化合物（如醛、酮、酯、酰胺、羧酸等）的重要手段。這類化合物廣泛存在于藥物分子、功能材料及精細(xì)化學(xué)品中。傳統(tǒng)羰基化反應(yīng)多基于“雙電子轉(zhuǎn)移”（TET）機(jī)制，通過貴金屬催化劑實(shí)現(xiàn)氧化加成和還原消除循環(huán)。然而，TET體系雖機(jī)理清晰、工藝成熟，但存在貴金屬依賴、反應(yīng)條件苛刻及底物范圍受限等問題，尤其在處理烷基底物時(shí)往往面臨反應(yīng)性低的難題。
隨著自由基化學(xué)與光催化技術(shù)的迅猛發(fā)展，“單電子轉(zhuǎn)移”驅(qū)動(dòng)的羰基化反應(yīng)近年來受到廣泛關(guān)注。SET策略能夠繞開傳統(tǒng)氧化加成步驟，在溫和條件下生成高活性的單電子中間體，實(shí)現(xiàn)對(duì)惰性鍵的高效活化。相較傳統(tǒng)體系，SET羰基化在反應(yīng)選擇性、底物兼容性及條件可控性上均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，并可與可見光催化、過渡金屬催化或無金屬體系靈活結(jié)合，為羰基化化學(xué)開辟了全新的反應(yīng)空間。
本綜述系統(tǒng)梳理了2000年至2025年間SET介導(dǎo)羰基化反應(yīng)的發(fā)展歷程，重點(diǎn)討論了四類典型反應(yīng)模式，包括鹵代烷的單電子還原羰基化、經(jīng)氫原子轉(zhuǎn)移（HAT）實(shí)現(xiàn)的烷烴C-H鍵羰基化、通過自由基接力機(jī)制實(shí)現(xiàn)的烯烴/炔烴羰基化、由有機(jī)金屬物種引發(fā)的加成型羰基化。
吳小鋒團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期專注于一氧化碳的高效轉(zhuǎn)化與利用，在高附加值含羰基化合物的制備領(lǐng)域取得系列進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)基于單電子轉(zhuǎn)移機(jī)制，創(chuàng)新性地發(fā)展出多種高效羰基化策略，為羰基化化學(xué)的發(fā)展提供了新的思路與方向（Acc.Chem. Res.，2025；Nat. Catal.，2024；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Nat. Commun.，2025；Angew. Chem. Int. Ed.，2023；Chem，2025）。
上述工作以 “Recent Advances in Single-Electron-Transfer-Mediated Carbonylation” 為題，于近日發(fā)表在《化學(xué)評(píng)論》（Chemical Reviews）上。該工作的第一作者是我所DNL0604組中德聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生王樂程。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。（文/圖 王樂程）
