N-杂环卡宾（NHC）作为独特的路易斯碱催化剂，可以利用极性反转的活性来介导各种有机转化。Scheidt课题组的早期工作报道了利用NHC和MnO2将烯丙醇和醛氧化为酯的方法（Scheme 1A）。化学计量比的MnO2氧化Breslow中间体可得到酰基咪唑中间体，然后与醇置换得到所需的C-O键。为避免化学计量氧化剂的使用，在2012年Boydston课题组开发了一种NHC催化的醛经阳极氧化形成酯的方法（Scheme 1B）。然后，Ohmiya课题组在2019年报道了NHC催化的醛和N-(酰氧基)-邻苯二甲酰亚胺衍生物的脱羧烷基化反应，并得到了多种具有α-季碳中心的酮（Scheme 1C）。其中Breslow中间体引发氧化还原活性酯的单电子转移，随后进行自由基-自由基偶联，得到所需的酮。由于NHC与光氧化还原催化的报道相对匮乏，受上述文献的启发，近日美国西北大学的Karl A. Scheidt课题报道光氧化还原和NHC协同催化的简单羧酸转化成酮的反应。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.202001824）。
（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
作者推测原位活化的羧酸与NHC加成会得到酰基咪唑，其经单电子还原提供一个咪唑鎓自由基离子，它与烷基自由基偶联时，将会得到有价值的酮化合物（Scheme 1D）。起初，作者通过半高通量实验（HTE）筛选众多烷基自由基前体（如烷基硅烷、Hantzsch酯、硅酸酯和三氟硼酸钾盐），并确定Hantzsch酯在反应体系中具有较高的活性。因此，作者以苯酰基咪唑1a和苄基Hantzsch酯（2a; E1/2 = +1.00 V vs SCE）作为自由基偶联体，PC-1作为光催化剂，二甲基三唑鎓（Az-1）作为NHC前体，碳酸铯为碱，THF为溶剂对反应进行研究（Table 1）。经过对铱和NHC催化剂、碱、溶剂等条件的筛选，作者发现用乙腈代替THF时，反应效果最佳，以72%的收率得到所需的偶联产物3a（Entry 11）。
（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
在最优反应条件下，作者考察了酰基咪唑的底物范围（Table 2）。芳酰基咪唑可耐受多种吸电子和供电子取代基（包括活性的羰基、烯基、炔基等），并以良好的收率得到相应的产物。杂芳基底物如4-吡啶基、吲哚基和萘基酰基咪唑能顺利转化成对应的酮产物。值得注意的是，不稳定的脂肪族底物也适用于该反应，产物3m-3p收率适中。
（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
带有吸电子和给电子基团（包括卤素和甲氧基取代基）的取代苄基Hantzsch酯对反具有良好的耐受性（3q-3t）。环己基Hantzsch酯也能有效地用作烷基自由基的前体。另外，各种Meyer腈衍生物也可作为烷基自由基的前体，并得到含γ-叔碳和γ-季碳中心的酮（3v-3y）（Table 3）。
（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
为证明该反应的简便实用性，作者以苯甲酸为原料，与羰基二咪唑原位生成苯基酰基咪唑，其在标准条件下“一锅法”反应，能以65%的收率得到3a（Table 4）。随后作者还利用该反应体系对各种药物化合物进行后期官能化。
（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
作者推测可能的反应途径包括：首先光激发光催化剂（IrIII*）将Hantzsch酯氧化为自由基阳离子，Hantzsch酯断裂产生苄基自由基；酰基三唑鎓经单电子还原形成氮鎓自由基，同时再生基态光催化剂（IrIII）；伴随着NHC的离去，自由基和自由基结合得到了所需的酮（Scheme 3B）。
（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）
总结：作者发展了酰基咪唑经还原性单电子转移的烷基化反应，并制备了一系列有价值的酮化合物。在NHC-光氧化还原催化剂作用下，苯甲酸首先原位形成酰基咪唑，然后经自由基-自由基偶联得到酮衍生物。此外，该反应在药物化合物的后期官能化中进一步展示了其合成实用性。
