可见光是电磁波谱中人眼能够感知的部分，其频率在3.8×10¹⁴～7.5×10¹⁴ Hz（380~750 THz）之间。与传统热催化相比，可见光催化具有绿色环保、操作简易高效等特点。近十年来，可见光氧化还原催化活化有机小分子生成自由基中间体的报道已经越来越多，例如：关于简单烯烃和α,β-不饱和羰基化合物的光催化自由基加成反应已被广泛探索。

光催化反应中的开壳中间体经常是由光催化剂介导的单电子或能量转移形成的。然而相对于碳碳双键，三键具有更大的单重态-三重态间隙，其导致碳碳键形成的速度较慢，难以进行自由基加成反应。Tang课题组曾提出在Ir催化剂和超化学计量的DIPEA作用下，以NHPI酯为自由基源与末端炔烃经可见光照射合成Z-烯烃的方法（Scheme 1a）。MacMillan，Rueping和Wu通过采用多催化方法规避了上述缺乏反应活性的问题（Scheme 1b和1c）。

近期，西班牙巴塞罗那大学的Miquel A. Pericàs课题组报告了铜和光氧化还原双重催化下炔烃的脱羧加氢烷基化反应（Scheme 1d）。该方法以羧酸作为自由基源，以非对映异构的方式构建了一系列Z-或E-异构体富集的烯烃结构。作者认为，反应初期形成的乙炔铜可以通过光催化激发末端炔烃的基态电子，并导致由配体到金属的电荷转移，增加炔烃部分的亲电性。相关研究成果发表在ACS Catal.上（ACS Catal. 2020, 10, 6402−6408）。

（来源：ACS Catal.）

开始，作者以N-Boc脯氨酸（1a）和苯乙炔（2a）作为模型底物，4CzIPN为光催化剂，针对配体、碱、铜源和溶剂筛选设计了一组多变量高通量实验（Figure 1）。结果显示，CuOAc或Cu(OAc)₂为催化剂，L1为配体，CsOAc为碱时，在蓝色LED灯照射18小时后反应取得了最佳的收率和Z/E值（A9和E9）。此外，当配体和碱换为油胺（L4）和CsHCO₃时（A8和E8），反应优先获得E-异构体；L4和CsOAc的组合也得到了E-异构体为主的产物（A12和E12）。

（来源：ACS Catal.）

确定最佳反应条件后，作者评估了反应的底物适用性（Figure 2）。伯、仲、叔碳羧酸化合物的Z-选择性加成反应显示，除叔碳以外，其他均可以选择性地得到Z-异构体。对于炔烃，邻位或对位带有吸电子基团和供电子基团的末端苯乙炔与N-Boc脯氨酸反应都可以取得良好的收率。除此之外，杂芳族炔烃也可以很好地在反应体系中兼容。其他非共轭炔烃（如1-己炔和叔丁基二甲基甲硅烷基乙炔）不适用于该转化，无法提供相应的脱羧加氢烷基化产物。

（来源：ACS Catal.）

为了进一步探索惰性C-H键的烯基化方法，作者对光催化剂和碱进行了第二次高通量筛选，结果发现若将4CzIPN换为[Ir(ppy)₂(4,4'-dtbbpy)]PF₆，可以高收率（75％）和高Z-选择性（82:18）地形成3r（Scheme 2）。

（来源：ACS Catal.）

接下来，作者进行了控制实验以阐明该反应的机理。首先，为了证实炔基铜是否是反应的活性中间体，作者用0.2当量的2a'代替Cu(OAc)₂，并将苯乙炔的量减少到0.8当量。结果显示，反应获得了相似的收率和Z-选择性（Scheme 3a）。其次，TEMPO的加入完全猝灭了反应，表明反应可能经历了自由基过程（Scheme 3b）。再者，将富含E-异构体的3a混合物和2.5 mol％的4CzIPN加入0.1 M的DMA中辐射24 h后，3a被异构化为和模板反应相同的Z/E值。实验表明，该反应的E/Z选择性是由光催化剂介导的能量转移过程引起的（Scheme 3c）。

（来源：ACS Catal.）

最后，作者研究了产物中乙烯基氢的来源及它们的掺入过程。为此作者选择D₂O作为氘交换剂进行了模板反应。结果表明，随着D₂O的增多，烯烃双键的氘比例越大（Scheme 4a）。另一方面，使用其他氘代溶剂（例如DMF-d₇和N,N-二乙基乙酰胺-d₃）进行实验得到的产物并没有明显的氘掺入（Scheme 4b）。

（来源：ACS Catal.）

根据这些实验现象和文献背景，作者提出了可能的反应机理（Scheme 5）。可见光照射下，光催化剂4CzIPN可以达到其激发态PC*，其能够还原溶液中存在的Cu(II)络合物并氧化羧酸D。与此同时，Cu(II)歧化或在PC*作用下发生单电子转移生成Cu(I)络合物，并在碱CsOAc存在下形成络合物A。A在可见光照射下通过配体到金属的电荷转移激发形成A*，进而加速自由基E的攻击形成乙烯基自由基B。该乙烯基自由基B被PC^·-还原生成相应的乙烯基阴离子C。最后，Cu−C键阴离子质子化并释放Cu(I)络合物得到富含E-异构体的产物3a，其通过能量转移进行异构化形成Z-3a。

（来源：ACS Catal.）

总之，作者开发了一种用于末端炔烃与羧酸的分子间脱羧加氢烷基化的光催化方法。该方法使用简单易得且稳定的铜催化剂克服了三键较大的单重态-三重态间隙这一固有动力学势垒，其利用有机光催化剂促使羧酸生成烷基自由基并与炔铜中间体加成，最终转化为Z-烯烃。