综述：可见光诱导N-和S-杂环合成与功能化的研究进展：可持续视角

本综述聚焦可见光催化在杂环合成领域的革命性应用，系统梳理了可见光驱动下氮（N）、硫（S）杂环（如苯并噻唑、吲哚和三唑）的绿色合成策略。通过对比传统方法，突出其反应条件温和（室温）、能耗低、原子经济性高等优势，为药物开发及功能材料设计提供了可持续新范式。

　　

可见光催化：杂环合成的绿色引擎

杂环化合物作为药物分子的核心骨架（约75%上市药物含杂环结构），其合成方法的革新直接影响医药研发效率。传统热催化需高温高压，而可见光（400-700 nm）驱动的光氧化还原催化（photoredox catalysis）在室温下即可激活底物，通过单电子转移（SET）或能量转移（ET）机制实现C–H键功能化，为N/S-杂环构建开辟了新路径。

核心杂环体系的光化学重构

苯并噻唑的高效构建
可见光催化实现了2-氨基苯硫酚与醛类的[2+1]环化，通过激发态光催化剂（如Ir(ppy)₃）介导的氢原子转移（HAT），将反应时间从传统方法的12小时缩短至1小时，收率提升至92%。该策略成功应用于抗真菌药物核心骨架的克级制备。

吲哚的C–H键直接官能化
吲哚的C3位选择性烷基化长期依赖强碱条件。可见光与有机染料（如Eosin Y）协同催化，通过形成吲哚自由基正离子中间体，实现了烯烃的anti-Markovnikov加成，原子利用率达85%。该技术已用于抗癌先导化合物indole-3-carboxamide衍生物的模块化合成。

三唑的点击化学升级
传统铜催化叠氮-炔烃环加成（CuAAC）存在重金属残留问题。可见光激发亚甲基蓝（MB⁺）催化芳基叠氮与烯烃的[3+2]环化，无需金属参与即可构建1,2,3-三唑，对生物正交标记实验的干扰显著降低。

可持续性评估与挑战
相比传统方法，可见光催化使能耗降低60%（反应温度从80℃降至25℃），且92%的案例使用空气作为氧化剂。但窄波长依赖性（需匹配催化剂吸收峰）和复杂体系的光穿透限制仍是规模化应用的瓶颈。未来开发宽光谱响应催化剂与流动化学联用技术将成为突破方向。

跨学科应用前景
该技术已延伸至抗抑郁药舍曲林（含苯并噻吩单元）的绿色合成，并在光响应农药（如三唑类杀菌剂）开发中展现潜力。通过将光催化与酶催化耦合，有望实现杂环药物的生物-光化学协同制造。