碳基气体分子是容易获得的原料，并在工业上广泛用作构建基块或燃料。然而，由于操作复杂，反应效率和选择性差，其在精细化学品合成中的应用受到了阻碍。最近，基于这种气态试剂的光氧化还原促进的转化研究已受到合成界的广泛关注。

有鉴于此，新加坡国立大学吴杰教授简要综述了以碳基天然气体为C₁或C₂原料开发光促进型有机转化及克服相关挑战的研究进展。

文章要点

1）以CO为羰基源的羰基化反应为构建各种羰基官能团提供了一种高效且原子经济的方法。一种有效策略是自由基羰基化反应。迄今为止，人们发展了一系列基于自由基的羰基化反应，包括：i）无光敏剂条件下的光促进自由基羰基化反应；ii）光促进氢原子转移的C-H羰基化反应；iii）光氧化还原促进羰基化反应；iv）光促进过渡金属催化羰化反应。

2）CO₂具有天然丰度高、成本低、无毒等优点，是一种极具吸引力的可再生C₁原料。为了解决其热力学稳定性和动力学惰性，并将CO₂转化为羧酸和衍生物，人们已经开发了许多策略，如过渡金属催化和光介导的羧化反应。与传统方法相比，光介导的体系更环保，可以绕过过多的金属试剂或苛刻的条件。近年来，人们已经取得了重大突破，特别是在光羧化领域，主要包括：i）紫外光（UV）促进二氧化碳羧化反应（UV促进C(SP³)-H键的羧化反应和UV促进烯烃与二氧化碳的羧基化反应）；ii）可见光促进的二氧化碳羧化反应（C-卤键及其等价键的羧化反应，烯烃与二氧化碳的羧基化反应，炔烃与二氧化碳的羧基化反应，酰胺和亚胺与二氧化碳的羧化反应，非磺酰腙的可见光促进羧化反应以及C(SP³)-H键的羧化反应）。

3）乙烯、丙烯、1，3-丁二烯和乙炔等气态烯烃和炔烃是合成附加值化学品的重要工业原料化学品。然而，大多数涉及这种不饱和气体化合物的光促进反应仅限于光环加成反应。人们开发了一种“停流”微管（SFMT）反应器，能够高效、安全和方便地筛选涉及上述气体的光介导转化。SFMT反应器的发展结合了间歇反应器和流动反应器的优点，为利用气体试剂进行光促进反应筛选提供了良好的平台，特别是在高温高压条件下。

4）从经济角度看，在合成转化中使用气态烷烃作为廉价原料极具吸引力。为了克服这些关于气态烷烃的局限性，在过去的几十年里，人们进行了关于过渡金属催化的气态烷烃的活化。最近，人们开发了光氧化还原催化的新型活化模式。该技术避免了过渡金属催化的C(SP³)-H活化所需的较高反应温度和导向基团。

5）作者最后对气体小分子试剂在光促进合成精细化学品中的应用进行了总结并指出了其未来研究方向。

Bin Cai, et al, Light-Promoted Organic Transformations Utilizing Carbon-Based Gas Molecules as Feedstocks, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202010710

https://doi.org/10.1002/anie.202010710