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研究背景

光電不對稱催化(PEAC)是近年來興起的一項新型技術，它將分子光電催化與非對稱催化相結合，為高效、可持續的非對稱合成提供了新的可能性。由于其在溫和電極電位下控制反應物種生成的優勢，PEAC消除了傳統方法中對氧化還原試劑的依賴，避免了潛在的副反應和干擾，因此成為了化學合成領域的研究熱點。然而，盡管PEAC在提高反應效率和對映選擇性方面展現了巨大的潛力，仍面臨催化劑穩定性、反應類型和條件的多樣性等挑戰，限制了其廣泛應用。

成果簡介

為了解決這些問題，研究者們不斷探索創新的催化體系和反應設計。近期，廈門大學徐海超等人在Nature Catalysis期刊上發表了題為“Photoelectrochemical asymmetric catalysis”的最新評述論文。

本文重點介紹了該技術的最新進展及其在非對稱合成中的應用。論文中詳細描述了光電化學與非對稱催化的結合方式，特別是如何利用雙重催化策略實現苯基C–H氰化反應的高對映選擇性。此外，團隊還探討了配對電解法和分隔電池等新型電化學反應器的應用，這些方法不僅提升了反應效率，還擴展了催化劑的適用范圍。

該評述文章的研究成果表明，PEAC技術有望在藥物合成、材料科學等領域發揮重要作用，推動復雜化學反應的綠色轉化。雖然目前仍面臨催化體系數量有限和反應機制理解不足等問題，但隨著技術的進步，PEAC的未來前景非常廣闊。

評述亮點

（1）本文介紹了光電不對稱催化(PEAC)，這一新興技術結合了光催化和電催化的優勢，展示了在合成非對稱化合物方面的巨大潛力。PEAC能夠在溫和的電極電位下控制反應物種的生成，避免了傳統方法中氧化還原試劑的干擾，為高效且可持續的非對稱催化開辟了新路徑。

（2）實驗通過光電催化和非對稱催化的結合，取得了顯著的成果。例如，通過PEAC系統實現了苯基C(sp³)–H氰化反應，表現出良好的對映選擇性、底物適應性和反應高效性。此外，PEAC還推動了挑戰性轉化，如直接脫羧氰化、烯烴的雜芳基氰化反應及脫氫[2+2]環加成反應。這些實驗展示了PEAC在擴展非對稱催化反應范圍方面的巨大潛力。

（3）盡管PEAC在多個方面取得了突破，但仍面臨一些挑戰。包括催化體系的數量有限、復雜的反應條件以及對反應機制的深入理解不足。未來的研究需要進一步優化反應條件、開發新的催化劑，并探索新的反應模式，如配對電解法，這有望提升PEAC的應用范圍和效率。

（4）通過技術創新，如高通量實驗、自動化和數據驅動技術（如人工智能和機器學習），PEAC的研究有望進一步加速。與此同時，標準化實驗設置和關鍵參數的統一報告將有助于提高實驗的可重復性和系統的適應性。

圖文解讀

圖1: 光電不對稱催化 (PEAC)。

圖2: 光電催化不對稱氰化

圖3: 光電催化不對稱脫氫[2+2]環加成。

圖4:光電不對稱催化的基本組成、優勢、挑戰和展望。

結論展望

本文通過光電不對稱催化(PEAC)技術，展示了將光催化、電催化與非對稱催化相結合的巨大潛力。這一新興方法不僅突破了傳統催化的局限，避免了使用氧化還原試劑及其可能的干擾，還通過調節電化學系統的電流或電位，實現了對反應物種生成的精確控制。

PEAC技術的可調性和高選擇性，使得它在多種復雜轉化中展現出優越性，尤其是在苯基C–H氰化、脫氫[2+2]環加成等反應中，提供了更高效、可持續的解決方案。

然而，PEAC仍面臨催化體系數量有限、反應條件復雜、機制理解不足等挑戰。未來，進一步探索創新的反應機制設計、定制催化劑以及配對電解法等新思路，將推動PEAC在非對稱合成中的廣泛應用。同時，提升電化學反應器技術、優化反應器設計也是提升系統效率的重要方向。

總體而言，PEAC為解決化學合成中的挑戰性轉化提供了全新的思路，未來有望在合成化學、材料科學和藥物開發等領域發揮重要作用。

文獻信息

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

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