電子轉移是一類重要的基元過程,可以通過不同方式誘導豐富多樣的化學轉化。一方面,通過注入或移除當量電子,氧化還原反應能夠實現分子價态的改變和有機官能團轉化;另一方面,注入或移除催化量的電子,形成瞬态的自由基中間體,也可能對一些氧化還原中性的反應産生速率和選擇性方面的顯著影響。後一種情況統稱為“電子/空穴催化”,其中還原引發的過程稱為電子催化,而氧化引發的過程則稱為空穴催化。
伴随着自由基反應的複興和光化學、電化學的持續進步,電子/空穴催化的原理得到了日益廣泛的關注。特别是近些年來,這種催化範式不僅有力地推動了有機化學的發展,還在光響應體系、超分子組裝、高分子合成等其他領域展現了可觀的潛力。有鑒于此,我們希望發展多樣化的電子轉移方法,嘗試運用化學氧化還原劑、電流、光照、機械力等多種不同手段實現溫和條件下的電子/空穴催化,以促進有機合成過程中共價鍵的形成或超分子組裝過程中非共價鍵的形成。在此基礎上,通過對電子轉移動力學的精細調控,探索電子/空穴催化在分子開關、分子機器、自組裝材料方面的獨特應用。