电子转移是一类重要的基元过程,可以通过不同方式诱导丰富多样的化学转化。一方面,通过注入或移除当量电子,氧化还原反应能够实现分子价态的改变和有机官能团转化;另一方面,注入或移除催化量的电子,形成瞬态的自由基中间体,也可能对一些氧化还原中性的反应产生速率和选择性方面的显著影响。后一种情况统称为“电子/空穴催化”,其中还原引发的过程称为电子催化,而氧化引发的过程则称为空穴催化。
伴随着自由基反应的复兴和光化学、电化学的持续进步,电子/空穴催化的原理得到了日益广泛的关注。特别是近些年来,这种催化范式不仅有力地推动了有机化学的发展,还在光响应体系、超分子组装、高分子合成等其他领域展现了可观的潜力。有鉴于此,我们希望发展多样化的电子转移方法,尝试运用化学氧化还原剂、电流、光照、机械力等多种不同手段实现温和条件下的电子/空穴催化,以促进有机合成过程中共价键的形成或超分子组装过程中非共价键的形成。在此基础上,通过对电子转移动力学的精细调控,探索电子/空穴催化在分子开关、分子机器、自组装材料方面的独特应用。