质子耦合电子转移抑制反向电子转移的高效超还原有机光氧化还原催化体系

可见光驱动的光氧化还原催化(photoredox catalysis)虽革新了合成化学，但光子能量热力学限制和反向电子转移(BET)导致的效率损失仍是挑战。Bains团队设计了一种有机催化剂系统，通过双光子能量耦合和质子耦合电子转移(PCET)机制，成功实现了芳烃的高效超还原(super-reducing)，为热力学苛刻反应提供了新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种巧妙的有机光氧化还原催化系统，能够像"分子级能量银行"般将两个光子的能量整合到单一还原反应中。催化剂通过内置的质子耦合电子转移(PCET)机制，像精密的分子开关般有效阻断了反向电子转移(BET)这一"能量泄漏"途径。这种设计使催化剂展现出惊人的超还原能力(super-reducing capability)，成功攻克了传统可见光催化难以实现的芳烃(arene)还原难题。研究人员采用独特的"双光子充电"策略，让催化剂先通过首次光激发储存电子，再经二次激发达到更高还原电位。特别值得注意的是，PCET机制促使催化剂在电子转移同时发生去质子化(deprotonation)，这种协同作用如同给反应上了"双重保险"，显著提升了催化效率。该技术为开发新型绿色合成方法提供了重要范式，在药物合成和材料科学领域具有广阔应用前景。