可见光光氧化还原催化

光氧化还原催化简介

在早期自由基化学和光化学大力发展的基础上，可见光氧化还原催化已成为有机合成领域强大的工具。光氧化还原化学法让人们可通过开放壳途径形成新键，促进复合产物在通往化学空间新领域的途中的快速组装。许多能够在可见光条件下引发自由基形成的过渡金属络合物和有机催化剂经证可促进多种合成转化，包括但不限于交叉偶联、C-H官能化、烯烃和芳烃官能化以及三氟甲基化。可见光光氧化还原催化的一个关键要素是光源的选择。

找到适合您实验的光反应器

	SynLED 平行光反应器	PENN PHD M2 光反应器	LightOX PhotoReact 365
波长	465-470nm	450nm, 420nm, 395nm, 365nm	365nm
同步反应数	1-2 dram 瓶中同时进行 16 组反应	单个（<40 mL） 5 个 4 mL 瓶 4 个 8 mL 瓶	标准培养多孔板单个 95 mm 圆培养皿
温度控制	内置风扇将温度稳定在 30°C	内置风扇调节至用户自定义温度 (30-50° C)	室温运行，实时监控
光强度	静态光强度，每瓶 1 W LED	可变光强度，最大功率 3.4 W	用户自定义光输出，高达 13 mW/cm²
其他信息	SynLED平行光反应器 (Z742680)	Penn PhD M2光反应器 (Z744035)	LightOx PhotoReact 365 (Z744061)

关于 SynLED 平行光反应器

光氧化还原催化领域的一个长期挑战是如何确保不同反应设置之间、以及同一反应设置下的不同反应间的重现性。我们的 SynLED 平行光反应器 (Z742680)旨在通过小规模光催化反应筛选以及快速文库生成减轻这一问题，同时确保不同反应间和不同运行间的高度一致性。光反应器允许在 2 dram 或更小的闪烁瓶或微波瓶中同时进行 16 组反应。每个孔包含一个 1W LED，中心波长 467.5 nm，配有 45 度透镜。内置冷却风扇和散热器有助于将反应温度保持在 30 °C 左右。该装置设计安装在传统搅拌板上，包括圆形切口，便于牢固地安装在 IKA 品牌搅拌板上。

图 1.SynLED 平行光反应器

SynLED 平行光反应器特点和规格：

跨4x4反应块阵列的底部照明LED（465-470 nm）可提供一致的光强度（130-140 lm）和角度（45°）
内置冷却风扇可为每个并联反应提供一致的温度
使用1-2 dram闪烁瓶或微波瓶（OD小于1.7 cm）
电源为 700mA 12 W墙面电源，包括通用插头适配器
与带圆板的IKA磁力搅拌器兼容 (Z645052)
与液体闪烁瓶兼容（8 mL Wheaton，Z188719）

SynLED 平行光反应器文献

PENN PHD M2 光反应器

PENN PHD M2 光反应器(Z744035)是一款台式仪器，旨在促进各种规模的光氧化还原催化反应的一致性和重现性。M2光反应器集LED光照、机械搅拌和冷却功能于一体，可同时加载1 mL至40 mL大小的反应瓶。化学家可通过触摸屏用户界面精确控制温度、强度、搅拌速率和时间，为创建可重复性、可追溯性、效率和结果一致性提供了有价值的工具。M2光反应器具有简化序列合成的潜力，并可创造有价值的策略来应对药物发现中分子构建的一些挑战。

图 2.PENN PHD M2 光反应器

PENN PHD M2 光反应器特点和规格：

模块化设计便于与各种波长（365nm 至 450nm）一起使用：
360度反射环境可最大化表面积光子捕获。
遮光罩互锁可防止用户暴露在有害光线下。
交互式触摸屏可控制反应参数
用户定义的参数，包括温度、光强度、风扇速度和搅拌速度。
自动停止、暂停和重置选项
支持小瓶大小包括gc、4、8、20、40 ml
使用K型热电偶的温度反馈

PENN PHD 光反应器配件

这些额外的光源和小瓶支架可与PENN PHD M2 光反应器一起使用，供化学家和研究人员通过光氧化还原催化加速化学反应。

365nm 光源 Z744031	395nm 光源 Z744078	420nm 光源 Z744032
450nm 光源（设备随附）	Penta 多瓶架 – 4mL Z744037	Quad多瓶架 - 8mL Z744038

PENN PHD M2 光反应器文献

关于 LightOx PhotoReact 365

LightOx PhotoReact 365 (Z744061)是一款台式仪器，可提供均匀、定向且可重现的 365 nm 紫外线光源，适用于光化学和光生物反应。用户可通过触摸屏界面控制光强度、能量传输速率和时间。系统通过内置紫外线传感器监控 LED 健康状况随时间变化情况，方便用户快速生成可重现的结果。此仪器适用于多孔板高通量筛选，为药物发现研究人员提供了大量化合物和反应筛选所需工具。

图 4.LightOX Photoreact 365

LightOX Photoreact 365特点和规格：

专为加速光化学和光生物反应而设计
适用于标准尺寸培养多孔板 (85.5 mm x 128 mm) 或单个 95 mm 圆形培养皿
用户自选光输出，0 mW/cm²至最大值（约 13.0 mW/cm²）之间可选
孔板表面的功率差异小于 1mW/cm²（100% 功率）
用户自定义控制总功率输出
包括光强度和温度监视器，可在运行期间记录每秒测量结果
数据导出为 .csv 文件
设备具有锁定盖，可减少用户接触有害光线

代表性催化剂及应用

将小烷基后期掺入具有生物学意义的小分子中

小药学活性分子的后期官能化 (LSF) 可带来增强效力、毒性和药代动力学特征，比基础合成类似物更轻松。虽然含氟（和氟化烷基）的 LSF 现可通过Scripps 在Baran Group开发的亚磺酸锌等技术轻松实现，但掺入小非氟烷基（如甲基和乙基）仍是一个未攻克的挑战。而这一技术却尤为重要，因为掺入小烷基产生的分子的理化和安全特性可能比氟化同类分子更具优势。

最终，通过可见光光氧化还原策略，甲基、乙基和环丙基成功后期掺入药物活性小分子中。事实上，在存在蓝光和过氧化物烷基自由基前体的情况下，新推出的 [Ir{dF(CF₃)ppy}₂(dtbpy)]PF₆催化剂(747793)会介导所需烷基自由基的形成（从而形成烷基基团）——通常是通过 LSF 不兼容的方法实现¹。

图 3.将小烷基后期掺入具有生物学意义的小分子中

室温木质素降解策略

木质素占非化石燃料有机碳的 30% 以上，因此，随着化学选择性降解过程的出现，这种生物质可以成为碳基原料的主要来源。Stephenson Group最近将我们的两种创新产品结合起来，完成了木质素型模型化合物的一锅法选择性降解。事实上，他们使用 Bobbitt盐选择性氧化苯甲醇，然后通过光催化还原 C-O 键裂解生成酮和醇降解产物。最后的转化在没有脱气且存在可见光的情况下完成²。

图 3.室温木质素降解策略

苯乙烯的分子间交叉[2+2]环加成

通过使用适当调整的钌基可见光光催化剂，实现了苯乙烯的高化学选择性交叉[2 + 2]环加成。因此，参照Tehshik Yoon 教授的证据，可以用 Ru(bpm)₃制备克级的不对称取代丁烷。

图 4.苯乙烯的分子间交叉[2+2]环加成

多样应用

我们的可见光光催化剂已实现真正跨越有机化学（及其他领域）的应用。目前已涉足的其他反应包括：

未活化的烷基、烯基和芳基碘化物还原
共介水氧化生产氢气(H₂)
卤代烷烃在烯烃上的原子转移自由基加成
烯烃的正式氢氨烷基化

参考文献

DiRocco DA, Dykstra K, Krska S, Vachal P, Conway DV, Tudge M. 2014. Late-Stage Functionalization of Biologically Active Heterocycles Through Photoredox Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed.. 53(19):4802-4806. https://doi.org/10.1002/anie.201402023

Nguyen JD, Matsuura BS, Stephenson CRJ. 2014. A Photochemical Strategy for Lignin Degradation at Room Temperature. J. Am. Chem. Soc.. 136(4):1218-1221. https://doi.org/10.1021/ja4113462

Ischay MA, Ament MS, Yoon TP. 2012. Crossed intermolecular [2 + 2] cycloaddition of styrenes by visible light photocatalysis. Chem. Sci.. 3(9):2807. https://doi.org/10.1039/c2sc20658g

材料

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