光催化剂新玩法——催化大牛MacMillan再发Science

近日，受到生物体内C(sp³)-C(sp³)键形成过程的启发，MacMillan课题组将S_H2机制与反应条件温和的光催化剂相结合，实现了C(sp³)-C(sp³)交叉偶联（图1），并将研究成果发表在Science上。过渡金属催化的交叉偶联反应是一种高度模块化且通用的片段偶联方法，凭借三个机械步骤——氧化加成、金属转移和还原消除，已成为C-C键形成的强大工具。但过渡金属催化对C(sp³)–C(sp³)键的形成却不太奏效。MacMillan课题组的新成果不仅进一步完善了C(sp³)-C(sp³)键形成策略，也为复杂化合物的合成提供了新途径^[1]。

图1 MacMillan课题组提出的光催化C(sp<sup>3</sup>)-C(sp<sup>3</sup>)交叉偶联反应机理（A）及代表性反应（B）<sup>[1]</sup>

图1 MacMillan课题组提出的光催化C(sp³)-C(sp³)交叉偶联反应机理（A）及代表性反应（B）^[1]

能源危机和环境污染促使人们开始寻找清洁的可再生能源，实现可持续发展。太阳每秒照射到地球上的能量相当于500万吨煤，如何实现太阳能的有效转化成为科学领域的研究热点之一。光催化反应在温和的光照条件下，可将光能转化为化学能，因而备受科学家们青睐。光催化的应用范围也从紫外光扩宽到可见光，从金属光催化剂发展到有机金属光催化剂，在有机合成方面表现出巨大的潜力。

稳定的光源和高效的光催化剂是光催化反应的核心，百灵威作为集成式敏捷研发制造平台，可提供200多种光催化系列产品：

品种全：不仅涵盖金属光催化剂、非金属光催化剂两大系列，还可提供多种光敏剂、光催化剂用试剂、Strem品牌光氧化还原盒光源（波长365-450nm）以及配套光氧化还原设备；
尺寸小：纳米级光催化剂粒径范围为10-30 nm, 比表面积最大可达110 m²/g；
品质好：活性高，化学性质稳定。

光催化剂用试剂

品名	CAS	货号
Bismuth(III) nitrate pentahydrate, 98% 硝酸铋(III)五水合物	10035-06-0	541584
Cobalt nitrate hexahydrate, 98%, ACS reagent 硝酸钴六水合物	10026-22-9	501895
Gold(III) chloride trihydrate, 49.0% Au 四氯化金(III)酸三水合物	16961-25-4	189892
Indium(III) nitrate hydrate, 99.99% 水合硝酸铟(III)	207398-97-8	321949
Iron(III) nitrate nonahydrate, 98%, ACS reagent 硝酸铁(III)九水合物	7782-61-8	487605
Platinum(II) acetylacetonate, 98% 乙酰丙酮铂(II)	15170-57-7	441907
Titanium(IV) n-butoxide, 99% 四正丁醇钛(IV)	5593-70-4	257675
Zinc acetate dihydrate, 99%, for analysis 乙酸锌二水合物	5970-45-6	971478
Zinc chloride, 98%, for analysis 氯化锌	7646-85-7	975486

品名	CAS	货号
Molybdenum(IV) sulfide, 99% 硫化钼	1317-33-5	279238
Titanium(IV) oxide nanopowder, 99%, particle size: 20 nm, SSA: 30 m²/g 纳米二氧化钛(IV)	13463-67-7	945209
Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)chloride hexahydrate, 98% 三(2,2'-联吡啶基)氯化钌(II)六水合物	50525-27-4	102033
Tris(2-phenylpyridinato)iridium(III), 98%, purified by sublimation 三(2-苯基吡啶)合铱(III)	94928-86-6	956819

品名	CAS	货号
Graphitic carbon nitride, 99%, length: 1 - 10 μm 石墨相氮化碳	143334-20-7	2454200
9-Mesityl-10-methylacridinium perchlorate, 98% 9-均三甲苯基-10-甲基吖啶高氯酸盐	674783-97-2	627185

品名	CAS	货号
Eosin Y 曙红Y	15086-94-9	985235
Eosin Y disodium salt, dye content 85%, indicator 曙红Y二钠盐	17372-87-1	571461
Pigment Green 7 颜料绿 7	1328-53-6	490432
Rhodamine B base, 97% 罗丹明B	509-34-2	417487
Rhodamine 6G, indicator 罗丹明 6G	989-38-8	151183

品名	波长	货号
EvoluChemTM PhotoRedOx Box Light Source - Wavelength 365nm, Electric Power 18W, 110V, Type A plug (USA electrical outlet) EvoluChemTM PhotoRedOx BOX 光源	365nm	98-7950
EvoluChemTM PhotoRedOx Box Light Source - Electric Power PAR20-18W, LG, Wavelength 380nm, 25 degrees, 110V, Type A plug (USA electrical outlet) EvoluChemTM PhotoRedOx BOX 光源	380nm	98-7975
EvoluChemTM PhotoRedOx Box Light Source - Wavelength 425nm, Electric Power 18W, 110V, Type A plug (USA electrical outlet) EvoluChemTM PhotoRedOx BOX 光源	425nnm	98-7900
EvoluChem TM PhotoRedOx Box Light Source - Wavelength 450nm, Electric Power 18W, 110V, Type A plug (USA electrical outlet) Evoluchem TM PhotoRedOx BOX光源	450nm	98-7800

光氧化还原设备

货号：98-7550（点击货号查看产品详情）

品名：Evoluchem™感光盒 110V

需与光源（单独购买）、配套支架（单独购买）配合使用。

货号：98-7551（点击货号查看产品详情）

品名：Evoluchem™感光盒 220V

需与光源（单独购买）、配套支架（单独购买）配合使用。

货号：98-7500（点击货号查看产品详情）

品名：Evoluchem™光氧化还原盒

此产品包含一个光氧化还原盒和一个电压转换器，需与光源（单独购买）、配套支架（单独购买）和搅拌器（单独购买）配合使用。

光氧化还原配套设备（点击图片查看产品详情）

参考文献

Wei Liu, Marissa N. Lavagnino, Colin A. Gould, Jesús Alcázar, David W. C. MacMillan. A biomimetic SH2 cross-coupling mechanism for quaternary sp3-carbon formation. Science 2021, 374, 1258-1263.