在光化學(xué)領(lǐng)域，連續(xù)流處理由于其均勻照射、增加光子傳輸和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)而普遍優(yōu)于批量模式操作。因此，連續(xù)流光化學(xué)成為開發(fā)光化學(xué)的有效替代方案，使用定制或商業(yè)設(shè)備在數(shù)小時(shí)而不是數(shù)天內(nèi)生產(chǎn)多克數(shù)量的產(chǎn)品。

        Jamison 小組報(bào)告了一個(gè)代表性的例子，其中利用了連續(xù)流裝置有效處理二氧化碳等氣體的能力，以及利用光化學(xué)快速篩選反應(yīng)條件的能力。卓越的氣液混合和更好的反應(yīng)混合物照射使得兩個(gè)新反應(yīng)得以被發(fā)現(xiàn)。 在第一種情況下，報(bào)道了一種新的氨基酸合成方法，其中叔胺和 CO2 氣體在紫外線照射下被激活。

連續(xù)流光羧化反應(yīng)（氣液光催化）

其次，該小組探索了這種在無(wú)金屬工藝中有效對(duì)苯乙烯進(jìn)行β-選擇性加氫羧化的方法。 該光羧化方案具有良好的選擇性，可以為多種苯乙烯提供不尋常的抗馬可夫尼科夫產(chǎn)物。作者將這種流動(dòng)方法與必須將CO2氣體連續(xù)引入溶液中的分批替代方案進(jìn)行了比較。 這導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)、選擇性和產(chǎn)率更低。 最后，該流動(dòng)方法在超過(guò)23個(gè)例子中得到了證明，包括不同取代的苯乙烯，具有中等至優(yōu)異的產(chǎn)率和對(duì)單羧化產(chǎn)物的高選擇性。

        以類似的方式，氣體和光化學(xué)的結(jié)合使 No?l 和同事實(shí)現(xiàn)了輕烷烴的令人印象深刻的光化學(xué)活化。這種方法利用氣態(tài)試劑的加壓來(lái)促進(jìn)其在液相中的光化學(xué)反應(yīng)。 因此，在強(qiáng)化反應(yīng)條件下，利用十鎢酸鹽催化的C(sp3)-H活化反應(yīng)，成功地對(duì)甲烷、乙烷、丙烷和異丁烷等輕質(zhì)烷烴進(jìn)行了官能化。

通過(guò)光催化流動(dòng)強(qiáng)化活化輕烷烴（紫外氣液光催化）

        此外，同一作者還采用類似的 C(sp3)-H 活化方法實(shí)現(xiàn)了不同烷烴的光催化羰基化。 在這種情況下，流動(dòng)技術(shù)促進(jìn)了在高壓下安全處理有毒一氧化碳?xì)怏w。 盡管在某些情況下獲得了不同的產(chǎn)率，但使用傳統(tǒng)的間歇技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)涉及輕質(zhì)烷烴、一氧化碳和光催化的轉(zhuǎn)化。 最近，一種流動(dòng)裝置也用于鎢催化輕質(zhì)烷烴與硝基芳烴的C-H 胺化。這種新反應(yīng)是分批開發(fā)的，但是，使用流動(dòng)方法來(lái)增強(qiáng)傳質(zhì)并提高過(guò)程的整體安全性。

Polyzos 團(tuán)隊(duì)也將一氧化碳用于基于流動(dòng)的光化學(xué)羰基化反應(yīng)。 這種氣體的固有危害以及所需的高壓很容易通過(guò)使用管中管流動(dòng)反應(yīng)器系統(tǒng)來(lái)解決。因此，作者在不同的合理設(shè)計(jì)的光化學(xué)羰基化過(guò)程中應(yīng)用了這種策略。 這最終導(dǎo)致苯乙烯與鹵代烷的成功羰基加氫酰化反應(yīng)，提供了40多個(gè)實(shí)例，大部分收率都很好到極好。 一氧化碳的精確添加與短停留時(shí)間相結(jié)合，從而提供了良好的化學(xué)選擇性和優(yōu)異的官能團(tuán)耐受性。 此外，還發(fā)現(xiàn)了一種新的芳基鹵化物和烷基鹵化物的羰基化酰胺化過(guò)程，涉及銥催化劑的高度還原性第二激發(fā)態(tài)。通過(guò)獲取大量酰胺產(chǎn)品（包括天然產(chǎn)物和復(fù)雜實(shí)例）證明了這種轉(zhuǎn)變。 此前，同一作者還報(bào)道了在加壓一氧化碳?xì)怏w存在下利用烯丙氧基束縛的苯重氮鹽進(jìn)行光催化自由基羰基化反應(yīng)以獲取 2,3-苯并呋喃。

利用光化學(xué)流動(dòng)條件進(jìn)行苯乙烯的羰基加氫?；?/span>

不溶性底物、試劑或催化劑的處理是連續(xù)流動(dòng)過(guò)程中廣泛認(rèn)可的挑戰(zhàn)。 為此，Barham 及其同事制備了9,10-二氰基蒽的類似物，作為一種溶解度更高、更有效的氧化光催化劑。然后在三烷基胺的新的N-CH3 氧化反應(yīng)中進(jìn)行了探索，在 O2 存在下生成 N-甲酰胺 。 在對(duì)再循環(huán)流系統(tǒng)進(jìn)行短暫優(yōu)化后，作者選擇了連續(xù)流設(shè)置，以受益于改進(jìn)的氣液混合和反應(yīng)混合物的輻照。 其潛在機(jī)制值得注意，因?yàn)樗婕皬墓庹T導(dǎo) SET 到能量轉(zhuǎn)移的變化，然后是下游的 HAT 步驟。 總共合成了 18 種新化合物，收率中等至良好，表現(xiàn)出良好的官能團(tuán)耐受性和后期官能化的機(jī)會(huì)。 在 C-H 活化反應(yīng)領(lǐng)域，Ackermann 和同事將錳催化與流動(dòng)光化學(xué)結(jié)合起來(lái)。這里的流動(dòng)對(duì)于批處理模式處理來(lái)說(shuō)再次至關(guān)重要，因?yàn)樗梢岳酶玫妮椪?，從而提供更高的產(chǎn)率和更好的催化劑性能。 最終，開發(fā)了一種強(qiáng)大的錳催化（雜）芳烴 C-H 芳基化反應(yīng)，以良好到優(yōu)異的收率提供了 30 多種化合物。

上面強(qiáng)調(diào)的例子展示了通過(guò)在高壓下安全有效地使用氣體并結(jié)合流動(dòng)模式下的光催化來(lái)發(fā)現(xiàn)新反應(yīng)的場(chǎng)景。 通過(guò)小型化流動(dòng)化學(xué)，從而在強(qiáng)化條件下提供優(yōu)異的光子轉(zhuǎn)移和氣態(tài)反應(yīng)物的微混合。 發(fā)現(xiàn)新光化學(xué)反應(yīng)的另一種方法是基于使用流動(dòng)反應(yīng)器裝置用紫外光直接激發(fā)適當(dāng)共軛的底物。 可以利用它來(lái)生成短壽命的反應(yīng)中間體，從而觸發(fā)新的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而生成新型產(chǎn)品。

正如 Baumann 及其同事所報(bào)告的，這種方法最近在發(fā)現(xiàn)流動(dòng)中的新光化學(xué)級(jí)聯(lián)的背景下得到了證明。利用帶有查爾酮的炔烴，從而產(chǎn)生了一種短暫的卡賓，該卡賓被附近的芳環(huán)系統(tǒng)捕獲，以提供可分離的環(huán)庚三烯，并最終形成復(fù)雜的復(fù)合物。 通過(guò)一系列周環(huán)反應(yīng)生成環(huán)丁烯。

在流動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的光化學(xué)反應(yīng)級(jí)聯(lián)反應(yīng)（紫外光催化）

光化學(xué)苯炔的形成是發(fā)現(xiàn)三嗪新路線的起點(diǎn)（紫外光催化）

此外，流動(dòng)光化學(xué)最近作為合理設(shè)計(jì)新程序的強(qiáng)大工具而受到關(guān)注，其基于已知的光化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)受益于更環(huán)保的條件、加速的反應(yīng)篩選和更好的流動(dòng)照射以產(chǎn)生各種目標(biāo)化合物。 一個(gè)代表性的例子是 Aleman 及其合作者合成 α-氨基酰胺衍生物?；谝阎淖杂苫映筛拍睿_發(fā)了一種所需 α-氨基酰胺的新合成方法，與類似的間歇工藝相比，流程提供了巨大的改進(jìn)，包括伸縮的可能性 胺的水解。 此外，Rueping 和同事確定了流動(dòng)條件，以在綠色 LED 照射下使用玫瑰孟加拉作為光催化劑來(lái)開發(fā) C-H 官能化和交叉脫氫偶聯(lián)反應(yīng)。雖然這些轉(zhuǎn)化在概念上并不新穎，但利用流動(dòng)方法可以使用綠色光和良性光催化劑提高了這種化學(xué)的綠色證書。 因此，盡管反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)（流動(dòng)中約 20 小時(shí)，而批量中需要3天），但仍獲得了10種不同底物的良好產(chǎn)率。 以類似的方式，Fang 和 Tranmer 報(bào)道了不同的流動(dòng)光環(huán)化反應(yīng)，避免了使用金屬和多步驟序列。 流動(dòng)化學(xué)的有效使用實(shí)現(xiàn)了所需的轉(zhuǎn)化，并快速獲得了一系列不同的菲啶酮、噻吩并[3,2-c]喹啉-4(5H)-酮和苯并[h]-1,6-萘啶 -5(6H)-ones具有潛在的生物學(xué)意義。

關(guān)于工業(yè)主導(dǎo)的涉及流動(dòng)光化學(xué)的新反應(yīng)的進(jìn)展，主要趨勢(shì)是對(duì)已知程序的改造，但使用更環(huán)保、易于擴(kuò)展和高效的方法。 一個(gè)代表性的例子是 Jansen 致力于開發(fā)新的光化學(xué)金屬催化交叉偶聯(lián)方法。 在大多數(shù)情況下，這些研究從批量探索開始，目的是將條件轉(zhuǎn)移到發(fā)生最終優(yōu)化的未來(lái)流程中。 在此背景下，報(bào)道了可見光誘導(dǎo)的鎳催化根岸反應(yīng)。除了前面提到的流動(dòng)光化學(xué)相對(duì)于間歇式的所有優(yōu)點(diǎn)之外，作者還強(qiáng)調(diào)了新制備的有機(jī)鋅衍生物的使用以及僅需要 2 mol% 的鎳催化劑。 因此，以中等至優(yōu)異的收率生成了 20 多種產(chǎn)品，并且還演示了超過(guò) 8 小時(shí)的放大操作。 此外，還可以將底物范圍擴(kuò)大到該轉(zhuǎn)化歷史上不成功的底物。在本例中公開了藍(lán)光加速的鈀催化程序，進(jìn)一步將范圍擴(kuò)大到另外 31 種化合物。

流動(dòng)模式下鎳催化光化學(xué)根岸交叉偶聯(lián)反應(yīng)

隨后，Janssen 和 No?l 小組合作報(bào)道了可見光促進(jìn)的鐵催化 Kumada-Corriu 偶聯(lián)。 流動(dòng)處理的使用提供了一種快速且可擴(kuò)展的方法來(lái)獲取各種化合物（最多27種化合物） 良好到優(yōu)異的收率），具有良好的官能團(tuán)耐受性，并包括富電子芳基氯，在使用其他方案時(shí)通常需要更多的強(qiáng)制條件。

強(qiáng)調(diào)流動(dòng)光化學(xué)在識(shí)別更可持續(xù)條件方面的價(jià)值的其他應(yīng)用包括Ley小組和諾華團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)的光氧化還原 C(sp2)–C(sp3) 交叉偶聯(lián)反應(yīng)。這里流動(dòng)光化學(xué)是 用于克服與三氟硼酸鉀鹽相關(guān)的問題以及類似批量方法的可擴(kuò)展性有限。 這項(xiàng)工作展示了使用可見光和易于獲得的硼頻哪醇酯作為 30 多種底物的底物的有效交叉偶聯(lián)，具有良好到優(yōu)異的產(chǎn)率。

光化學(xué)C（sp2）–C（sp3） 流動(dòng)中的交叉偶聯(lián)反應(yīng)

Janssen 和 Kappe 小組的一組研究人員報(bào)告了通過(guò)芳基鹵化物和 Boc 保護(hù)的肼之間的鎳催化光氧化還原偶聯(lián)來(lái)流動(dòng)合成芳基肼。經(jīng)過(guò)初步批量實(shí)驗(yàn)后，大部分篩選和優(yōu)化都是在連續(xù)流動(dòng)模式下進(jìn)行的其中包括美國(guó)能源部的一項(xiàng)研究。演示了十種不同的基材，包括兩種放大樣品，顯示了工藝的穩(wěn)健性并避免了鎳沉淀的問題。

最近，通過(guò) Lilly 和 Kappe 團(tuán)隊(duì)的合作，報(bào)道了使用原位制備的重氮酸酐對(duì)芳烴進(jìn)行光誘導(dǎo)的 C-H 芳基化。所需的重氮酸酐是通過(guò)一種新的光化學(xué)途徑從苯胺中生成的，該途徑不需要中間體重氮鹽。盡管探索是批量開始的，但作者很快采用了流動(dòng)處理，以利用更好的輻照，從而最大限度地減少副產(chǎn)物的形成。 然后以中等至良好的收率合成了一組 17 種不同的化合物。

最后一個(gè)案例研究證明了學(xué)術(shù)界與工業(yè)界合作的價(jià)值，涉及有氧光化學(xué) C(sp3)–H 氧化。 來(lái)自 No?l 小組和艾伯維 (Abbvie) 的團(tuán)隊(duì)報(bào)告了使用分子氧和十鎢酸鹽光催化的這種轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)短暫的批量探索后，作者利用流動(dòng)化學(xué)來(lái)改善混合和照射，從而實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量。 這導(dǎo)致大量底物通過(guò)高效的流程處理轉(zhuǎn)化為相關(guān)酮，而這在批量模式下是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

Continuous flow synthesis enabling reaction discovery

https://doi.org/10.1039/D3SC06808K