香港大学 (HKU) 化学系的何健教授带头开展了一项旨在彻底改变有机合成的研究工作。他的研究团队成功开发了一种新型异质铜光催化剂，能够有效形成环丁烷环，环丁烷环是众多生物活性分子中的关键结构元素。

环丁烷环在药物、天然产物和各种生物活性化合物中具有显着的特征。通过使研究人员能够轻松且有选择性地构建这些环，何教授的团队已经对这些重要分子的合成实现了更大的控制。该研究成果近期发表在《自然催化》杂志上。

近二十年来，可见光光催化剂已被用来通过光化学[2+2]环加成来驱动这种转变;然而，它们的底物范围受到限制。此外，现有的光催化系统通常依赖于均相贵金属催化剂，这给催化剂回收带来了挑战并阻碍了大规模有机合成。

针对这些限制，何教授和他的团队开发了一种创新的异质铜光 催化剂。该催化剂有效地促进了一系列分子间交叉[2+2]环加成的能量转移过程，包括那些以前在传统均相光催化中无法实现的过程。这种新的反应体系具有优异的催化剂稳定性和可回收性，并且不依赖贵金属，使其更加经济和环境可持续。

何教授对这一发现的潜在影响表示了极大的热情，他表示：“我们的新型多相铜光催化剂为合成具有更高效率和选择性的生物活性分子开辟了新的可能性。通过消除对贵金属的依赖并提高催化剂的可回收性，我们解决了大规模有机合成中的关键挑战，为更可持续和经济上可行的化学生产铺平了道路。”

主要发现

在这项研究中，研究小组开发了一种特殊的铜光催化剂，可以帮助更有效地生成环丁烷分子。他们通过在锆基金属有机框架(MOF)的孔中构建双键连接的杂配铜(I)配合物，成功制备了稳定的异质铜三线态光敏剂。

多相化后，光激发态的活性铜 (I) 物质表现出增加的跃迁能量和寿命，这对于提高苯乙烯与各种烯烃(包括缺电子烯烃)的能量转移介导的 [2+2] 环加成反应的催化效率至关重要烯烃。

与相应的均相铜光催化剂不同，MOF负载的铜光催化剂表现出高稳定性和催化活性，并且可以多次循环使用而不会导致催化剂分解。

这项工作提供了一种通用的跨学科方法来设计用于各种实际有机反应的高反应性铜光催化剂，并且有助于使未来生产各种生物活性化合物的过程变得更容易、更高效。