低能量光（波长>595 nm）凭借其温和性、优异的深层组织穿透性和生物相容性，成为光催化反应的理想激发光源，在合成化学、生物医学，以及高分子科学等领域展现出更广阔的应用前景。基于此，郑州大学牛林彬/李世俊/蓝宇团队构建了一种基于锰（II）盐、双齿氮配体、叠氮试剂和醇类模块化原位组装的锰基低能量光氧化还原催化平台，实现了烯烃的氧化氮化反应，可耐受多种官能团并生成高附加值的酮腈、酮类或腈类产物。通过药物及天然分子衍生物的后期官能团化以及假木贼碱的合成，充分证实了其合成应用价值。相关成果“Manganese low-energy photocatalysis for remodeling nitrogenation of alkenes”发表在2025年8月19日的Chem期刊上（DOI: 10.1016/j.chempr.2025.102702）。
可见光作为清洁可再生能源，在有机合成领域具有广阔的应用前景。当前，使用高能量可见光（390-450 nm）构建高价值的分子骨架仍是可见光氧化还原催化技术发展的前沿方向。然而，高能量可见光存在与敏感官能团不相容、穿透能力不足以及对生物体存在生理危害等固有缺陷，一定程度上制约了该技术在合成化学、生物医学、以及高分子科学等领域的进一步应用。
相比之下，无处不在的低能量光具有独特的温和性、优异的深层组织穿透性和生物相容性，这无疑使低能量光氧化还原催化特别适用于避免上述问题。通过修饰钌/铱多吡啶配合物光催化剂是开发新型低能量光催化剂的重要手段。但是，此类光催化剂通常需要预制备复杂的配体。当涉及对其光吸收或催化性能的进一步修饰时，预制备步骤通常需要反复进行，导致开发周期较长。
为了解决这一问题，牛林彬/李世俊/蓝宇团队提出一个合理的解决方案：通过原位组装金属盐、配体、反应底物，或添加剂来构建活性光吸收体系，这意味着该体系的吸光性质有可能通过改变组装成分来灵活调控。基于这个理念，他们成功开发出一种基于锰的低能量光氧化还原催化平台。该平台通过模块化原位组装碳酸锰（MnCO3）、2,2′-联吡啶（bpy）、叠氮三甲基硅烷（TMSN3）和1,1,1,3,3-六氟-2-丙醇（HFIP），实现了低能量光（850 nm）驱动叠氮自由基的生成，并被成功应用于烯烃双键断裂氮化反应。
为了快速构建理想的锰基低能量光催化平台，作者通过UV-Vis实验快速筛选出有效的低能量光吸收组分，并在低能量光照射下，通过自由基捕获实验证实了叠氮自由基的产生。基于此发现，团队期望将研究体系拓展至烯烃的氮化转化，并通过理论计算建立了合理的反应路径。在这一模型的指导下，作者获得了可将环状烯烃转化成酮腈的最佳条件。此外，作者还开展了一系列的机理实验，进一步阐释了反应的内在机制。
与当前主流光氧化还原催化体系的对比研究表明，该原位生成的锰基低能量光催化平台展现出较强的叠氮自由基生成能力和选择性转化特性。并且穿透实验进一步证实，该体系在生物医学和高分子科学领域具有显著应用优势。
通过底物拓展发现，该体系不仅具有良好的官能团兼容性，还可以实现非活化环状烯烃，甚至是贫电子烯烃的氧化氮化反应。此外，该体系还可以有效的将端烯转化成相应的酮类化合物。
最后，药物/天然分子衍生物的后期官能团化、克级放大、敏感官能团兼容性评估和假木贼碱的合成等实验进一步展现了该方案在合成化学和药物化学领域的潜在应用前景。
通讯作者简介
牛林彬直聘副研究员，博士毕业于武汉大学（导师：雷爱文教授），2021年入职郑州大学化学学院。致力于原位组装新型廉价金属光催化体系的开发，并将其应用于惰性廉价化学品的活化与选择性高价值转化。目前开发了强酸或双配体解锁的新型铁可见光催化体系，用于活化转化廉价且惰性的含氟羧酸盐；原位组装锰可见光催化体系，实现了叠氮自由基的高效生成与高选择性转化。独立工作后已主持两项国家级基金，三项省部级基金；以通讯作者（含共同）身份在Chem、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、CCS chem.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.等期刊上发表论文近十篇。
李世俊，副教授，主要从事理论计算化学研究，结合计算化学理论与方法，对催化反应过程中的结合位点与反应历程进行模型研究。2018年进入郑州大学化学学院工作以来，累计发表论文60余篇，其中包含一作与通讯论文20余篇，包含有JACS, Angew. Chem. In. Ed., Nat. Commun.等。
蓝宇，郑州大学，博士生导师、化学学院副院长。蓝宇教授工作聚焦反应机制调控下的功能分子精准合成。通过对合成反应进行理性设计，实现原理和机制指导的功能分子精准合成。蓝宇入选长江学者，第六批国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才，入选第十一批河南省优秀专家，入选河南省特聘教授。蓝宇2021年获科技部中青年科技创新领军人才资助，2018年获国家自然科学基金优秀青年基金资助。蓝宇获2016年中国化学会青年化学奖，2018年重庆市自然科学奖一等奖（第一完成人），2019年ACP Lectureship Award，2021年河南省教育厅优秀科技论文奖一等奖，2019年第十四届河南省青年科技奖。近5年以通讯（含共同）作者发表学术论文200余篇；论著正面被引过1.5万次；以第一作者撰写专著3部；入选爱思唯尔高被引学者、全球前2%顶尖科学家榜单。近年来以通讯作者在Nature, Nat. Chem., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Chem, CCS. Chem., Chem. Sci.等化学类顶级期刊上发表学术研究论文80余篇，累计以通讯作者发表学术论文300余篇。近年来受邀在Chem. Rev., Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Coor. Chem. Rev., Chem. Commun.等期刊撰写十余篇专题综述总结相关领域或本团队的研究进展。
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