近期，我校生物与环境工程学院Kal Zheng, Chao Chen等作者在ORGANIC LETTERS发表了一项“异质性g- C₃N₄/Na双催化剂在可见光作用下，与杂芳烃及甲基卡巴酸酯共同实现对烯烃的双功能化反应”的研究。该研究报道了一种由g-C₃N₄和NaI组成的非均相光催化体系，可在可见光下实现烯烃与杂芳烃、氨基甲酸甲酯的双官能化反应，该方法底物兼容性广，产物收率中等至良好，同时具备合成可放大性、产物可转化、g-C₃N₄可回收复用至少5次的特性，在有机合成领域具备实际应用潜力。

一、引言

烯烃的双官能化反应是一种高效构建复杂分子结构的重要策略，能够在单一反应中同时引入两个不同的官能团，显著提升合成效率。近年来，可见光驱动的光催化技术因其环境友好、条件温和等优势，在有机合成领域受到广泛关注。然而，传统均相催化剂存在难以回收、产生金属残留等问题，限制了其在绿色化学中的应用。

二、文献回顾

已有研究表明，钯催化、铱/钌配合物或有机染料作为光催化剂可实现烯烃的烷氧羰基化反应，生成含酯基产物。但这些方法普遍依赖贵金属、化学氧化剂或有毒气体（如一氧化碳），且多为均相体系，不符合原子经济与可持续发展的要求。尽管石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为一种廉价、稳定的非金属异相光催化剂被广泛研究，但其与碘化物构成的双催化体系在烯烃双官能化中的应用仍鲜有报道。

三、理论框架

本研究基于光生电子-空穴对的分离机制，提出g-C₃N₄在光照下产生活性空穴（h⁺）和电子（e⁻）。空穴氧化NaI生成碘自由基，进而引发甲氧羰基自由基形成；光生电子则还原氧气生成超氧自由基，最终通过氢原子转移完成催化循环。空气作为唯一氧化剂，实现了绿色氧化过程。

四、创新点

首次构建了无金属、异相g-C₃N₄/NaI双催化体系，用于可见光诱导下烯烃与杂芳烃及甲基肼甲酸酯的三组分双官能化反应。该方法无需外加氧化剂、避免使用贵金属和有毒试剂，具备良好的底物普适性、高可扩展性，并成功应用于药物分子的后期修饰。

五、研究方法

采用蓝光LED照射反应体系，以g-C₃N₄为光催化剂，NaI为共催化剂，在乙腈溶剂中室温进行反应。通过控制实验验证光、催化剂和氧气的关键作用，并利用HRMS检测自由基中间体。

六、研究过程

首先优化模型反应条件，确定最佳催化剂用量、光源和溶剂；随后拓展底物范围，考察多种烯烃和杂芳烃的兼容性；开展克级放大实验和产物衍生化；最后通过自由基捕获实验和DFT计算阐明反应机理。

七、主要观点和结论

该催化体系具有优异的官能团耐受性和可重复使用性（至少五次循环），产物以中等到良好收率获得。g-C₃N₄可有效回收，提升了工艺实用性。反应涉及甲氧羰基自由基加成、杂芳烃C–H键活化及氢原子转移等多步过程。

八、进一步研究方向

未来可探索该体系在更多类型C–H键功能化中的应用，发展不对称催化版本，或将此策略延伸至其他固体光催化剂与卤盐组合的双催化系统设计中，推动绿色合成技术的发展。