Nyligen, photoredox catalysis har vuxit fram som en tilltalande kopplingspartner för övergångsmetallkatalys, kallas metallafotokatalys, att utveckla nya syntetiska metoder samt förbättra effektiviteten i etablerade transformationer. Omvänt, de flesta av dessa dubbla katalytiska plattformar har fokuserat på användningen av homogena fotoredox-katalysatorer såsom Ru- och Ir-baserade polypyridylkomplex samt organiska färgämnen. Dessa föreningars tillämpningar är begränsade av deras höga kostnader och dåliga stabilitet, återhämtning, och återanvändbarhet.

Aryl-heterocykler är allestädes närvarande strukturella motiv i många bioaktiva naturprodukter och läkemedel. Att utveckla effektiva och hållbara strategier för att producera dessa högvärdiga föreningar är ett långvarigt mål inom syntetisk kemi. Det enklaste tillvägagångssättet är den direkta CH-funktionaliseringen av heterocykler. Do och Daugulis rapporterade kopparkatalyserad C-H-arylering av heterocykliska C-H-bindningar med aryljodider. Dock, hårda förhållanden och höga temperaturer begränsar allvarligt deras praktiska tillämpning. Ackermans grupp upptäckte att aryleringsreaktionen kunde utföras via fotoinducerad kopparkatalys under UV-ljus i frånvaro av en fotokatalysator, där en extra ligand och överskottsmängd av aryljodider i allmänhet krävdes.

Nyligen, en forskargrupp ledd av professor Chenliang Su' grupp från Shenzhen University har framgångsrikt utvecklat ett semi-heterogent foto-Cu-dual-katalytiskt system för multi-typ korskopplingsreaktioner. Detta unika katalytiska system skulle kunna möjliggöra mild C–H-arylering under synligt ljus med ett brett substratomfång. Bra till utmärkta utbyten erhölls med avsevärd platsselektivitet och funktionell grupptolerans. I synnerhet, denna milda process gjorde det möjligt att producera alkaloida naturliga produkter, såsom balsoxin och texamin i ett enda steg. Imponerande nog, detta dubbla katalytiska system kan också möjliggöra C–S och C–Se bildande korskopplingar (kalkogenerering) och C–N korskopplingsreaktioner av aromatiska N -heterocyklar effektivt, demonstrerar mångsidigheten hos det dubbla katalytiska systemet. Konkurrenskraftiga utbyten erhölls jämfört med tidigare rapporterad fotoinducerad kopparkatalys under UV-ljus. Denna miljövänliga och kostnadseffektiva polymera halvledare visar bättre fotokatalytisk reaktivitet än många dyra och icke återvinningsbara homogena övergångsmetallkomplex. Ytterligare, PCN-fotokatalysatorn kunde förbli sin reaktivitet även efter sex-körda experiment. Den överlägsna återanvändbarheten hos PCN-fotokatalysator och dess lätta skalbarhet framhäver ytterligare den praktiska potentialen hos denna metod.

Forskningen publicerades i Vetenskapsbulletin .