新型表面活性剂型光敏剂的设计合成及其在水相可见光催化的有机反应中的应用研究

Water is a medium for reaction in living organisms, which is safe, cheap and easy to obtain,and visible light is a clean and renewable natural resource. Exploring the controllable free radical reaction under the illumination condition in water and developing a simple, green and efficient synthesis method not only conforms to the current green chemistry theme, but also has an important scientific significance in theory and practical application. The hydrophobic activation-based BODIPY-Surfactant-type photosensitizer developed by this project is self-assembled in water to form a novel and highly efficient micelle-like catalytic system through structural design and optimization of conditions. It is a groundbreaking combination of micelle effect, hydrophobic action and photocatalysis in water to achieve synergistic catalysis, solve the problem of mass transfer difficulties in the visible light-mediated organic reaction of water phase and the activation of inert substrates, and develop important organic reactions to achieve high-efficiency organic conversion of visible light catalyzed reaction under mild conditions in water. This project provides a useful guidance for the development of new photocatalysts and the organic reactions catalyzed by visible light in aqueous phase, and new synthetic strategies for biosynthesis chemistry.

水作为生命体内化学反应的介质，且安全、廉价、易得；而可见光是一种清洁的、可再生的自然资源，探索水相中的光照条件下的可控自由基反应，发展绿色、高效的合成方法，不仅符合当今绿色化学主题，而且在理论和实际应用上具有重要的意义。本项目发展的基于疏水活化作用的BODIPY—表面活性剂型光敏剂，通过结构的设计和条件控制在水中自组装形成结构新颖且具有高效催化活性的超分子微反应器。开创性的在水中将胶束效应、疏水活化、可见光催化作用等有机结合起来实现协同催化，解决水相可见光介导的有机反应中传质困难以及惰性底物的活化等难题，发展重要有机反应新类型。实现水相中温和条件下可见光催化的有机化学反应的高效转化合成大环化合物。为发展新型高效的光催化剂和水相光催化反应提供有益的指导，为绿色合成化学提供新的合成策略。

可见光介导的自由基反应，特别是水相条件下可见光催化的自由基反应是近年来绿色合成化学研究的前言热点课题。本项目围绕水相可见光介导的有机反应，BODIPY型表面活性剂型光敏剂设计合成及催化反应研究，以及可见光条件下基于EDA策略无光敏剂的绿色有机合成展开：（1）我们成功合成了表面活性剂型有机染料BODIPY光敏剂，并对其介导的催化反应进行了研究，发现具有一定的催化能力。在此基础上我们还发展了基于BODIPY染料的简单有机催化剂，实现了高效有机催化反应，揭示了BODIPY型催化剂在可见光条件下的催化肟反应的机理。（2）成功开发了水相中基于表面活性剂形成的胶束微反应器催化的反应，有效的模拟生物酶的催化，实现了在水相温和条件下可见光介导的有机反应，构建了含硫、含氮化合物。通过反应机理的研究，我们更深入地理解了在水相表面活性剂形成的胶束微反应器中静电作用，疏水活化作用和可见光催化的协同效应关系，开拓了水相可见光反应新领域。（3）我们开发的可见光介导无光敏剂参与的基于EDA复合物策略的自由基反应，由于未使用昂贵且难合成的催化剂，使反应更加经济，操作更加简单化，有机合成更加绿色环保。.本项目实现了可见光介导的温和条件下的绿色有机合成，特别是水相条件下的胶束催化反应，为绿色化学的发展提供有益的指导，拓展了绿色有机合成研究新领域，为药物化学构效关系研究提供方法学的支持。因此，我们顺利完成了项目预定的研究任务，实现了预定目标，并为将来进一步研究打下了基础。