在光化學(xué)領(lǐng)域，連續(xù)流處理由于其均勻照射、增加光子傳輸和可擴展性等優(yōu)點而普遍優(yōu)于批量模式操作。因此，連續(xù)流光化學(xué)成為開發(fā)光化學(xué)的有效替代方案，使用定制或商業(yè)設(shè)備在數(shù)小時而不是數(shù)天內(nèi)生產(chǎn)多克數(shù)量的產(chǎn)品。

        Jamison 小組報告了一個代表性的例子，其中利用了連續(xù)流裝置有效處理二氧化碳等氣體的能力，以及利用光化學(xué)快速篩選反應(yīng)條件的能力。卓越的氣液混合和更好的反應(yīng)混合物照射使得兩個新反應(yīng)得以被發(fā)現(xiàn)。 在第一種情況下，報道了一種新的氨基酸合成方法，其中叔胺和 CO2 氣體在紫外線照射下被激活。

連續(xù)流光羧化反應(yīng)（氣液光催化）

其次，該小組探索了這種在無金屬工藝中有效對苯乙烯進行β-選擇性加氫羧化的方法。 該光羧化方案具有良好的選擇性，可以為多種苯乙烯提供不尋常的抗馬可夫尼科夫產(chǎn)物。作者將這種流動方法與必須將CO2氣體連續(xù)引入溶液中的分批替代方案進行了比較。 這導(dǎo)致反應(yīng)時間更長、選擇性和產(chǎn)率更低。 最后，該流動方法在超過23個例子中得到了證明，包括不同取代的苯乙烯，具有中等至優(yōu)異的產(chǎn)率和對單羧化產(chǎn)物的高選擇性。

        以類似的方式，氣體和光化學(xué)的結(jié)合使 No?l 和同事實現(xiàn)了輕烷烴的令人印象深刻的光化學(xué)活化。這種方法利用氣態(tài)試劑的加壓來促進其在液相中的光化學(xué)反應(yīng)。 因此，在強化反應(yīng)條件下，利用十鎢酸鹽催化的C(sp3)-H活化反應(yīng)，成功地對甲烷、乙烷、丙烷和異丁烷等輕質(zhì)烷烴進行了官能化。

通過光催化流動強化活化輕烷烴（紫外氣液光催化）

        此外，同一作者還采用類似的 C(sp3)-H 活化方法實現(xiàn)了不同烷烴的光催化羰基化。 在這種情況下，流動技術(shù)促進了在高壓下安全處理有毒一氧化碳氣體。 盡管在某些情況下獲得了不同的產(chǎn)率，但使用傳統(tǒng)的間歇技術(shù)很難實現(xiàn)涉及輕質(zhì)烷烴、一氧化碳和光催化的轉(zhuǎn)化。 最近，一種流動裝置也用于鎢催化輕質(zhì)烷烴與硝基芳烴的C-H 胺化。這種新反應(yīng)是分批開發(fā)的，但是，使用流動方法來增強傳質(zhì)并提高過程的整體安全性。

Polyzos 團隊也將一氧化碳用于基于流動的光化學(xué)羰基化反應(yīng)。 這種氣體的固有危害以及所需的高壓很容易通過使用管中管流動反應(yīng)器系統(tǒng)來解決。因此，作者在不同的合理設(shè)計的光化學(xué)羰基化過程中應(yīng)用了這種策略。 這最終導(dǎo)致苯乙烯與鹵代烷的成功羰基加氫酰化反應(yīng)，提供了40多個實例，大部分收率都很好到極好。 一氧化碳的精確添加與短停留時間相結(jié)合，從而提供了良好的化學(xué)選擇性和優(yōu)異的官能團耐受性。 此外，還發(fā)現(xiàn)了一種新的芳基鹵化物和烷基鹵化物的羰基化酰胺化過程，涉及銥催化劑的高度還原性第二激發(fā)態(tài)。通過獲取大量酰胺產(chǎn)品（包括天然產(chǎn)物和復(fù)雜實例）證明了這種轉(zhuǎn)變。 此前，同一作者還報道了在加壓一氧化碳氣體存在下利用烯丙氧基束縛的苯重氮鹽進行光催化自由基羰基化反應(yīng)以獲取 2,3-苯并呋喃。

利用光化學(xué)流動條件進行苯乙烯的羰基加氫?；?/span>

不溶性底物、試劑或催化劑的處理是連續(xù)流動過程中廣泛認(rèn)可的挑戰(zhàn)。 為此，Barham 及其同事制備了9,10-二氰基蒽的類似物，作為一種溶解度更高、更有效的氧化光催化劑。然后在三烷基胺的新的N-CH3 氧化反應(yīng)中進行了探索，在 O2 存在下生成 N-甲酰胺 。 在對再循環(huán)流系統(tǒng)進行短暫優(yōu)化后，作者選擇了連續(xù)流設(shè)置，以受益于改進的氣液混合和反應(yīng)混合物的輻照。 其潛在機制值得注意，因為它涉及從光誘導(dǎo) SET 到能量轉(zhuǎn)移的變化，然后是下游的 HAT 步驟。 總共合成了 18 種新化合物，收率中等至良好，表現(xiàn)出良好的官能團耐受性和后期官能化的機會。 在 C-H 活化反應(yīng)領(lǐng)域，Ackermann 和同事將錳催化與流動光化學(xué)結(jié)合起來。這里的流動對于批處理模式處理來說再次至關(guān)重要，因為它可以利用更好的輻照，從而提供更高的產(chǎn)率和更好的催化劑性能。 最終，開發(fā)了一種強大的錳催化（雜）芳烴 C-H 芳基化反應(yīng)，以良好到優(yōu)異的收率提供了 30 多種化合物。

上面強調(diào)的例子展示了通過在高壓下安全有效地使用氣體并結(jié)合流動模式下的光催化來發(fā)現(xiàn)新反應(yīng)的場景。 通過小型化流動化學(xué)，從而在強化條件下提供優(yōu)異的光子轉(zhuǎn)移和氣態(tài)反應(yīng)物的微混合。 發(fā)現(xiàn)新光化學(xué)反應(yīng)的另一種方法是基于使用流動反應(yīng)器裝置用紫外光直接激發(fā)適當(dāng)共軛的底物。 可以利用它來生成短壽命的反應(yīng)中間體，從而觸發(fā)新的級聯(lián)反應(yīng)，從而生成新型產(chǎn)品。

正如 Baumann 及其同事所報告的，這種方法最近在發(fā)現(xiàn)流動中的新光化學(xué)級聯(lián)的背景下得到了證明。利用帶有查爾酮的炔烴，從而產(chǎn)生了一種短暫的卡賓，該卡賓被附近的芳環(huán)系統(tǒng)捕獲，以提供可分離的環(huán)庚三烯，并最終形成復(fù)雜的復(fù)合物。 通過一系列周環(huán)反應(yīng)生成環(huán)丁烯。

在流動中發(fā)現(xiàn)的光化學(xué)反應(yīng)級聯(lián)反應(yīng)（紫外光催化）

光化學(xué)苯炔的形成是發(fā)現(xiàn)三嗪新路線的起點（紫外光催化）

此外，流動光化學(xué)最近作為合理設(shè)計新程序的強大工具而受到關(guān)注，其基于已知的光化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)受益于更環(huán)保的條件、加速的反應(yīng)篩選和更好的流動照射以產(chǎn)生各種目標(biāo)化合物。 一個代表性的例子是 Aleman 及其合作者合成 α-氨基酰胺衍生物?；谝阎淖杂苫映筛拍?，開發(fā)了一種所需 α-氨基酰胺的新合成方法，與類似的間歇工藝相比，流程提供了巨大的改進，包括伸縮的可能性 胺的水解。 此外，Rueping 和同事確定了流動條件，以在綠色 LED 照射下使用玫瑰孟加拉作為光催化劑來開發(fā) C-H 官能化和交叉脫氫偶聯(lián)反應(yīng)。雖然這些轉(zhuǎn)化在概念上并不新穎，但利用流動方法可以使用綠色光和良性光催化劑提高了這種化學(xué)的綠色證書。 因此，盡管反應(yīng)時間相對較長（流動中約 20 小時，而批量中需要3天），但仍獲得了10種不同底物的良好產(chǎn)率。 以類似的方式，Fang 和 Tranmer 報道了不同的流動光環(huán)化反應(yīng)，避免了使用金屬和多步驟序列。 流動化學(xué)的有效使用實現(xiàn)了所需的轉(zhuǎn)化，并快速獲得了一系列不同的菲啶酮、噻吩并[3,2-c]喹啉-4(5H)-酮和苯并[h]-1,6-萘啶 -5(6H)-ones具有潛在的生物學(xué)意義。

關(guān)于工業(yè)主導(dǎo)的涉及流動光化學(xué)的新反應(yīng)的進展，主要趨勢是對已知程序的改造，但使用更環(huán)保、易于擴展和高效的方法。 一個代表性的例子是 Jansen 致力于開發(fā)新的光化學(xué)金屬催化交叉偶聯(lián)方法。 在大多數(shù)情況下，這些研究從批量探索開始，目的是將條件轉(zhuǎn)移到發(fā)生最終優(yōu)化的未來流程中。 在此背景下，報道了可見光誘導(dǎo)的鎳催化根岸反應(yīng)。除了前面提到的流動光化學(xué)相對于間歇式的所有優(yōu)點之外，作者還強調(diào)了新制備的有機鋅衍生物的使用以及僅需要 2 mol% 的鎳催化劑。 因此，以中等至優(yōu)異的收率生成了 20 多種產(chǎn)品，并且還演示了超過 8 小時的放大操作。 此外，還可以將底物范圍擴大到該轉(zhuǎn)化歷史上不成功的底物。在本例中公開了藍光加速的鈀催化程序，進一步將范圍擴大到另外 31 種化合物。

流動模式下鎳催化光化學(xué)根岸交叉偶聯(lián)反應(yīng)

隨后，Janssen 和 No?l 小組合作報道了可見光促進的鐵催化 Kumada-Corriu 偶聯(lián)。 流動處理的使用提供了一種快速且可擴展的方法來獲取各種化合物（最多27種化合物） 良好到優(yōu)異的收率），具有良好的官能團耐受性，并包括富電子芳基氯，在使用其他方案時通常需要更多的強制條件。

強調(diào)流動光化學(xué)在識別更可持續(xù)條件方面的價值的其他應(yīng)用包括Ley小組和諾華團隊合作開發(fā)的光氧化還原 C(sp2)–C(sp3) 交叉偶聯(lián)反應(yīng)。這里流動光化學(xué)是 用于克服與三氟硼酸鉀鹽相關(guān)的問題以及類似批量方法的可擴展性有限。 這項工作展示了使用可見光和易于獲得的硼頻哪醇酯作為 30 多種底物的底物的有效交叉偶聯(lián)，具有良好到優(yōu)異的產(chǎn)率。

光化學(xué)C（sp2）–C（sp3） 流動中的交叉偶聯(lián)反應(yīng)

Janssen 和 Kappe 小組的一組研究人員報告了通過芳基鹵化物和 Boc 保護的肼之間的鎳催化光氧化還原偶聯(lián)來流動合成芳基肼。經(jīng)過初步批量實驗后，大部分篩選和優(yōu)化都是在連續(xù)流動模式下進行的其中包括美國能源部的一項研究。演示了十種不同的基材，包括兩種放大樣品，顯示了工藝的穩(wěn)健性并避免了鎳沉淀的問題。

最近，通過 Lilly 和 Kappe 團隊的合作，報道了使用原位制備的重氮酸酐對芳烴進行光誘導(dǎo)的 C-H 芳基化。所需的重氮酸酐是通過一種新的光化學(xué)途徑從苯胺中生成的，該途徑不需要中間體重氮鹽。盡管探索是批量開始的，但作者很快采用了流動處理，以利用更好的輻照，從而最大限度地減少副產(chǎn)物的形成。 然后以中等至良好的收率合成了一組 17 種不同的化合物。

最后一個案例研究證明了學(xué)術(shù)界與工業(yè)界合作的價值，涉及有氧光化學(xué) C(sp3)–H 氧化。 來自 No?l 小組和艾伯維 (Abbvie) 的團隊報告了使用分子氧和十鎢酸鹽光催化的這種轉(zhuǎn)變。經(jīng)過短暫的批量探索后，作者利用流動化學(xué)來改善混合和照射，從而實現(xiàn)更高的產(chǎn)量。 這導(dǎo)致大量底物通過高效的流程處理轉(zhuǎn)化為相關(guān)酮，而這在批量模式下是無法實現(xiàn)的。

Continuous flow synthesis enabling reaction discovery

https://doi.org/10.1039/D3SC06808K