厦门大学, Nature Catalysis评论文章！

研究背景

光电不对称催化(PEAC)是近年来兴起的一项新型技术，它将分子光电催化与非对称催化相结合，为高效、可持续的非对称合成提供了新的可能性。由于其在温和电极电位下控制反应物种生成的优势，PEAC消除了传统方法中对氧化还原试剂的依赖，避免了潜在的副反应和干扰，因此成为了化学合成领域的研究热点。然而，尽管PEAC在提高反应效率和对映选择性方面展现了巨大的潜力，仍面临催化剂稳定性、反应类型和条件的多样性等挑战，限制了其广泛应用。

成果简介

为了解决这些问题，研究者们不断探索创新的催化体系和反应设计。近期，厦门大学徐海超等人在Nature Catalysis期刊上发表了题为“Photoelectrochemical asymmetric catalysis”的最新评述论文。

本文重点介绍了该技术的最新进展及其在非对称合成中的应用。论文中详细描述了光电化学与非对称催化的结合方式，特别是如何利用双重催化策略实现苯基C–H氰化反应的高对映选择性。此外，团队还探讨了配对电解法和分隔电池等新型电化学反应器的应用，这些方法不仅提升了反应效率，还扩展了催化剂的适用范围。

该评述文章的研究成果表明，PEAC技术有望在药物合成、材料科学等领域发挥重要作用，推动复杂化学反应的绿色转化。虽然目前仍面临催化体系数量有限和反应机制理解不足等问题，但随着技术的进步，PEAC的未来前景非常广阔。

评述亮点

（1）本文介绍了光电不对称催化(PEAC)，这一新兴技术结合了光催化和电催化的优势，展示了在合成非对称化合物方面的巨大潜力。PEAC能够在温和的电极电位下控制反应物种的生成，避免了传统方法中氧化还原试剂的干扰，为高效且可持续的非对称催化开辟了新路径。

（2）实验通过光电催化和非对称催化的结合，取得了显著的成果。例如，通过PEAC系统实现了苯基C(sp3)–H氰化反应，表现出良好的对映选择性、底物适应性和反应高效性。此外，PEAC还推动了挑战性转化，如直接脱羧氰化、烯烃的杂芳基氰化反应及脱氢[2+2]环加成反应。这些实验展示了PEAC在扩展非对称催化反应范围方面的巨大潜力。

（3）尽管PEAC在多个方面取得了突破，但仍面临一些挑战。包括催化体系的数量有限、复杂的反应条件以及对反应机制的深入理解不足。未来的研究需要进一步优化反应条件、开发新的催化剂，并探索新的反应模式，如配对电解法，这有望提升PEAC的应用范围和效率。

（4）通过技术创新，如高通量实验、自动化和数据驱动技术（如人工智能和机器学习），PEAC的研究有望进一步加速。与此同时，标准化实验设置和关键参数的统一报告将有助于提高实验的可重复性和系统的适应性。

图文解读

图1: 光电不对称催化 (PEAC)。

图2: 光电催化不对称氰化。

图3: 光电催化不对称脱氢[2+2]环加成。

图4:光电不对称催化的基本组成、优势、挑战和展望。

结论展望

本文通过光电不对称催化(PEAC)技术，展示了将光催化、电催化与非对称催化相结合的巨大潜力。这一新兴方法不仅突破了传统催化的局限，避免了使用氧化还原试剂及其可能的干扰，还通过调节电化学系统的电流或电位，实现了对反应物种生成的精确控制。

PEAC技术的可调性和高选择性，使得它在多种复杂转化中展现出优越性，尤其是在苯基C–H氰化、脱氢[2+2]环加成等反应中，提供了更高效、可持续的解决方案。

然而，PEAC仍面临催化体系数量有限、反应条件复杂、机制理解不足等挑战。未来，进一步探索创新的反应机制设计、定制催化剂以及配对电解法等新思路，将推动PEAC在非对称合成中的广泛应用。同时，提升电化学反应器技术、优化反应器设计也是提升系统效率的重要方向。

总体而言，PEAC为解决化学合成中的挑战性转化提供了全新的思路，未来有望在合成化学、材料科学和药物开发等领域发挥重要作用。

文献信息

Huang, C., Xiong, P., Lai, XL. et al. Photoelectrochemical asymmetric catalysis. Nat Catal , 1250–1254 (2024).