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过渡金属催化的三氟甲基化反应近年来已成为三氟甲基化合物构建的重要途径之一,而该类以热催化为主要模式的传统反应普遍存在反应条件苛刻、原料难得、工艺复杂且不符合绿色化学与原子经济性的现代合成理念。最近,光诱导或光催化的三氟甲基化反应作为一种符合绿色、可持续化学的新兴合成策略已引起氟化学领域的重视。基于此,本文以氧化铜半导体为体系设计核心,重点探究可见光激发下由空穴氧化机制创建三氟甲基自由基的化学路径与反应历程,揭示光热协同催化模式下芳烃或杂环化合物三氟甲基官能化的反应规律与影响因素。通过论文研究,获得如下主要结论:(1)以氧化铜为光催化剂于室温状态下,通过可见光(>420 nm)激发的空穴氧化机制可成功氧化三氟甲基亚磺酸钠创建三氟甲基自由基并经亲电取代历程完成芳烃的三氟甲基功能化;适当提高反应体系温度(50℃)能够显著促进光催化三氟甲基化的反应效率,是单纯暗条件下的热催化(50℃)反应效率的3倍左右;50℃条件下的光热协同催化其主产物三氟甲基苯的最高产率可达47.26%,三氟甲基亚磺酸钠的总转化率达59.96%,且反应底物范围可成功拓展至多类基于芳烃及杂环化合物的典型合成中间体分子结构。(2)基于CuO的光热协同催化体系其三氟甲基化的反应效率受体系水含量的影响显著,在绝干反应环境下,仅光热体系才能表现突出的光热协同作用;水含量的升高可导致酸性溶液体系中溶解性铜盐含量增大,而新产生的铜盐是热催化三氟甲基化反应的活性中心;由光激发CuO上导带电子的氧还原过程最终形成的过氧化氢可直接氧化三氟甲基亚磺酸钠至相应磺酸盐,从而降低氟源利用效率。(3)利用MNP自由基捕获剂成功捕获三氟甲基自由基,证实光热协同催化下的三氟甲基化历程呈现典型的自由基反应特征;利用共振拉曼技术证实经光热反应的催化剂由于光生电子腐蚀促使Cu+离子解离而于CuO上产生铜空位,该过程是影响CuO稳定性的重要原因。以廉价无毒的氧化铜半导体为光催化剂,通过光热协同催化模式构建可见光诱导的三氟甲基化合物设计的新体系,可为可持续、绿色合成理念下的氟化学提供策略与借鉴。