（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

近几十年来，人们越来越关注光能在合成有机化学中的应用。特别是在可见光照射下，利用过渡金属与光敏剂结合，在温和的条件下已经实现了多种合成转化。然而，可见光照射下仅通过过渡金属催化则可以更有效的利用光能，且目前正在发展中（Scheme 1a）。

近些年，基于吖啶的PNP-pincer配体及其络合物可以作为催化剂实现一系列转化，但到目前为止过渡金属-吖啶络合物尚未应用于光化学反应中。作者认为金属-吖啶络合物在可见光激发下可以有效的诱导金属-配体电荷转移（MLCT）过程，形成一个高度活性的缺电子金属中心。因此，作者设计了膦官能团化的吖啶双齿配体，其可以通过引入了一个含膦基团来稳定具有强P-M键的过渡金属络合物。此外，C9位置不同电性芳基的引入，可以有效调节配体的电性并且抑制吖啶骨架的自由基二聚过程（Scheme 1b）。为了证明设计出的配体在催化反应中的催化效果，作者将注意力聚焦于广泛存在于交叉偶联反应中还原消除（RE）过程。由于在贫电子的金属中心有利于还原消除的发生，因此作者认为MLCT激发态可能会加速反应进行。在众多的交叉偶联反应中，芳香卤化物与羧酸的偶联反应尤其具有挑战性。这主要是因为羧酸盐的碱性和亲核性较低，这使得其还原消除过程相对困难。最近，东京工业大学Nobuharu Iwasawa课题组发展了可见光诱导，吖啶-钯络合物催化芳基卤化物与羧酸的交叉偶联反应。该反应在不需要额外的光敏剂即可发生，适用于包括芳基氯化物在内的多种芳基卤化物。（Scheme 1C）。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

作者首先以芳基碘1a和HOAc 2a作为模板底物进行反应探索和条件筛选（Scheme 2）。作者发现当使用Pd₂(dba)₃（5 mol%），L3（5 mol%），Cs₂CO₃（1.2 equiv），DMA (0.1M)为溶剂，蓝光（425 nm）照射下，35 ^oC反应24小时可以以89%的核磁产率（82%的分离产率）实现酯类产物3aa的合成（Scheme 2，entry 16）。

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随后，作者对此转化中芳基碘化物和羧酸的底物适用性进行了探索（Figure 1a, Conditions A）。实验结果表明富电子和电中性的芳基碘化物1a-1e均可以顺利与HOAc 2a反应以良好的产率得到相应的产物3aa-3ea。尽管氟（1f）和氯（1g）等吸电子基取代的芳基碘化物可以兼容此转化，但是强吸电子基（氰基1h；酯基）的存在会抑制反应发生。具有较大立体位阻的芳基碘化物，如1-碘萘（1i），2-甲基碘苯（1j）和2,4,6-三甲基碘苯（1k）等仍可以顺利实现转化，以77-91%的产率实现3ia-3ka的合成。此外，此体系无论对于烷基羧酸（2b-2g）还是芳基羧酸（2h，2i）均具有良好的兼容性，以中等至良好的产率得到相应的酯3ab-3ai。

接下来，作者通过对反应条件进行进一步优化，当使用更富电子的配体L4时，可以有效促进芳基溴化物4和芳基氯化物5的转化，实现酯类产物3的合成（Figure 1a, Conditions B）。进一步的底物适用性探索表明，一系列芳基溴化物（4a, 4d, 4i）和芳基氯化物（5a, 5d, 5f, 5j, 5l, 5m）均可兼容，以中等至良好的产率实现相应的芳基乙酸酯的合成。值得注意的是，抗过敏药氯雷他定（loratadine）5n也可以参与此反应，以64%的产率直接实现酯3na的合成。由此表明，此方法可以为一系列含有芳基氯骨架的生物活性分子的后期官能团化提供可能性。

此外，此合成方法还可以兼容羧酸之外的其它偶联部分。作者利用芳基碘1a分别与TBACl和CsOTs反应，可分别实现芳基氯5a和芳基砜产物6a的合成（Figure 1b）。

由于较低的激发能通常可以防止催化剂失活和底物降解，因此通常对光催化反应有利。于是作者通过尝试发现当使用L6为配体时，红光（99小时）和绿光（24小时）也均可以促进芳基碘化物1a与CsOPiv（2e-Cs）的偶联，分别以51%和85%的产率实现产物3ab的合成（Figure 1c）。这一结果证明了易于调节的吖啶骨架在低能量光催化方面的优势。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

接下来，作者通过控制实验对反应机理进行探索（Figure 2），并得出以下结论：1）络合物8的Pd(II)中心是通过光诱导的还原消除过程实现产物3aa的合成，而加热条件并不能实现此还原消除过程（Figure 2a）； 2）TEMPO参与的自由基捕获实验表明在光诱导的还原消除过程中不涉及到自由基中间体的形成（Figure 2b）；3）开关灯实验表明此反应仅能在光照下发生（Figure 2c）。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

接下来作者对吖啶-钯络合物的物理化学性质进行探索（Figure 3）。作者通过紫外可见（UV-vis）吸收光谱测量（Figure 3a）、含时密度泛函理论计算（TD-DFT）以及分子轨道分析等手段（Figure 3b,3c）分别对一系列配体进行分析，得出以下结论：1）交叉偶联反应的效率（即光诱导还原消除过程）是由配体结构和光吸收效率共同决定的；2）由于苯并吖啶配体L6的Pd配合物12在长波区域具有强烈的π−π*跃迁(S0→S1)，且仍可以促进反应。因此得出MLCT过渡态似乎与钯络合物的光反应活性没有直接关系。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

最后，为了深入理解吖啶-钯配合物在激发态的还原消除过程，作者对还原消除步骤进行了计算分析。分析结果表明高电子接受性吖啶配体的使用是实现此光诱导的还原消除过程的关键（Figure 4）。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）

基于上述机理研究，作者提出了可能的反应机理（Scheme 3）。首先，Pd(0)络合物A与芳基卤化物发生氧化加成得到ArPd(II)X络合物B，并通过配体交换形成ArPd(II)O₂CR络合物C。随后C在可见光的激发下形成激发态中间体C*，并经历MLCT过渡态的还原消除过程得到芳基酯化物并再生中间体A。

（图片来源：J. Am. Chem. Soc.）