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为解决传统借氢（BH）烷基化反应存在的问题，卡迪夫大学的研究人员开展铁催化借氢烷基化研究，发现（环戊二烯酮）铁羰基配合物可实现近室温反应，提升了合成的可持续性。
在有机合成的广阔领域中，借氢（BH，有时也称为氢自转移）反应就像一位神奇的 “绿色魔法师”，它能将常见的商品醇变身成为烷基化试剂，而且在反应过程中，唯一的 “副产品” 仅仅是水，这无疑为有机合成的可持续发展带来了新希望。传统的 BH 反应通常依赖基于珍贵的第二和第三排过渡金属（如 Ru、Rh 和 Ir）的有机金属催化剂来促进氢转移。然而，随着全球对可持续发展的关注度日益提高，开发更环保、更经济的合成方法成为了科研人员追求的目标，基于地球上储量丰富的第一排过渡金属的催化剂开始进入人们的视野。
在这个大背景下，铁（Fe）作为一种储量丰富、价格低廉且环境友好的金属，成为了理想的研究对象。但以往的 BH 烷基化反应大多需要在高温（90 - 150°C）下进行，这不仅消耗大量能源，还限制了底物的兼容性，让对映选择性反应的开发变得困难重重。因此，探索如何在低温下实现 BH 烷基化反应，成为了该领域亟待攻克的难题。
为了解决这些问题，来自卡迪夫催化研究所（Cardiff Catalysis Institute）、卡迪夫大学（Cardiff University）化学学院等多个机构的研究人员 Salma A. Elsherbeni、Tahir Maqbool 等开展了深入研究。他们聚焦于铁催化的借氢烷基化反应，致力于寻找一种温和高效的反应条件，提升该反应在有机合成中的实用性和可持续性。
研究人员发现，（环戊二烯酮）铁羰基配合物在可见光照射下，能够实现酮的 α-C - 烷基化反应，而且反应可以在接近室温的条件下进行。这一发现意义重大，它不仅减少了能源消耗，还拓展了底物的选择范围，为有机合成提供了更绿色、更高效的方法。
在研究过程中，研究人员采用了多种技术方法。首先，通过光化学实验，利用不同波长的可见光（如 450nm 蓝光和白光）照射反应体系，探究光在反应中的作用。其次，运用光谱学技术，如 UV - Vis 光谱，监测反应过程中配合物的变化，以确定反应机理。此外，还进行了大量的对照实验，在不同的反应条件下（有无光照、不同温度、不同碱等）进行反应，对比结果，从而明确各个反应条件的重要性。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- Renaud、Poater 团队的研究：他们使用结构明确、在实验台上稳定的（环戊二烯酮）铁羰基配合物 1 作为预催化剂（2.5mol%），以 NaOH（0.4 - 2 当量）为碱，叔丁醇为溶剂，在 450nm 蓝光（40W）照射下反应 16 - 72h。该方法能使多种（芳香族 / 脂肪族）酮与各种伯（苄基 / 脂肪族）醇发生 α-C - 烷基化反应，且反应能在室温下进行，避免了蓝光 LED 产生的热量导致温度升高。在没有 450nm 蓝光照射时，以往的类似反应需要加热到 90°C 才能获得高产物收率。
- Sundararaju 团队的研究：采用预催化剂 2（4mol%）和 t - BuOK（2 当量）为碱，在甲醇中，以白色 LED（4×7W）为光源，可高效促进多种芳香族酮的 α-C - 甲基化反应，且产物收率较高。实验中发现，白色 LED 产生的热量会使反应温度最高升至 42°C 。在没有光照的情况下，使用预催化剂 2 进行酮的 α-C - 甲基化反应，以往报道的反应温度需在 60 - 80°C。
- 反应机理研究：两个团队都进行了多种机理实验。Renaud、Poater 团队发现，在没有碱的情况下，预催化剂 1 不会发生光诱导的配体交换，这表明在 NaOH 存在下，1 在室温下发生了 Hieber 型活化。对照实验还显示，蓝光照射对 BH 循环中的关键氢化和脱氢步骤至关重要，没有光照就没有反应发生。因此，他们提出了一种反应机理：伯醇在光介导下脱氢形成相应的醛和铁氢化物物种，然后在碱催化下发生羟醛缩合反应，生成的烯酮中间体再经光介导氢化，最终得到烷基化的酮产物。Sundararaju 团队则利用 UV - Vis 光谱确定预催化剂 2 在白光照射下会发生红移，并有一个 332nm 的等吸收点，这表明在该条件下一氧化碳配体可以从 2 上解离。对照实验进一步证实，白光照射对产物形成至关重要，并且在反应过程中必须持续光照才能获得高产物收率。
综合来看，这项研究成功实现了（环戊二烯酮）铁羰基配合物在可见光照射下，近室温条件下酮的 BHα-C - 烷基化反应。这一成果不仅为有机合成提供了更绿色、更温和的反应条件，提升了合成的可持续性指标，还为后续研究开辟了新方向。未来，有望将这种策略扩展到其他室温下的 BH 成键反应，开发出更多在热条件下无法实现的新型转化。同时，研发能够更高效捕获光（尤其是低能量可见光）的新型催化剂，将进一步拓展 BH 反应的底物和产物兼容性。深入研究这些复杂的光介导催化过程的机理，以及精心设计反应装置以区分光照和热能（光源产生的热量）对反应结果的影响，对于该领域的进一步发展至关重要。而对其他过渡金属和配体骨架的替代催化剂体系的持续探索，也将在未来的研究中占据重要地位，推动有机合成领域朝着更绿色、更高效的方向不断前进。
