羧酸酯分步还原制备醛或醇是一类基础的官能团转化反应，传统转化策略主要依赖于Bouveault–Blanc还原、金属氢化物还原以及过渡金属催化氢化等反应，由于反应过程涉及易燃易爆试剂（例如Na，LiAlH₄，H₂等）以及高温、高压等剧烈反应条件，上述方法在规模化工业生产中存在严重的安全隐患。

近年来可见光介导的光化学还原反应得到了快速的发展，多种具有强还原性的光催化体系被研究报道，然而脂肪族羧酸酯由于极低的还原电势（E_red < −3.00 V vs SCE）以及单电子还原过程中快速的逆电子转移过程与竞争性的裂解反应，使得此类化合物的还原活化目前仍是可见光催化领域富有挑战性的难题。

近日，云南大学的夏成峰教授团队采用前期发展的新型酚负离子可见光催化体系，通过直接光促单电转移策略还原活化惰性脂肪族羧酸酯，结合硫醇介导的氢原子转移催化循环，以甲酸盐作为终端还原剂，实现了脂肪族羧酸酯的光化学分步还原，选择性地得到醛或醇产物。

通过一系列反应条件优化，作者发现目标反应可适用于各种一级、二级和三级羧酸酯的还原，同时该反应也可以用于内脂底物的还原，得到二醇或半缩醛产物。进一步研究发现，该反应在多酯基复杂体系中展现出良好的化学选择性，并且能很好地区分脱苄反应与酯还原反应。此外，在克级规模实验中目标反应能一步实现天然脂肪酸甘油酯的还原得到脂肪醇产物，可以有效避免传统工业氢化策略中的多步合成反应。

作者通过在反应体系中加入脯氨醇作为添加剂，与反应过程生成的醛发生反应，得到恶唑烷中间体，能有效阻止醛的进一步还原，在反应后处理过程中重新水解得到醛产物，实现了酯到醛的选择性官能团转化。当在反应体系加入氘水作为氘源时，可以实现氘代醇和醛的高效合成，氘代产物可用于肥胖症临床治疗药物cetilistat的氘代类似物的制备。

机理研究实验表明，酯和醛在反应体系都是通过直接光促电子转移过程被还原活化，并且证实醛的还原速率快于酯。自由捕获实验确证了该反应的自由基机理过程，而在该反应中芳基羧酸酯无法还原的主要原因是生成的羰自由基负离子不能被质子化，从而无法有效抑制电子逆转移过程。上述机理实验表明目标反应是通过酚负离子光催化与硫醇介导的氢原子转移协同催化的反应过程。

Light-Driven Stepwise Reduction of Aliphatic Carboxylic Esters to Aldehydes and Alcohols

Delian Wei, Jiawei Bu, Shengfu Zhang, Shiyu Chen, Ling Yue, Xipan Li, Prof. Kangjiang Liang, Prof. Chengfeng Xia

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202420084