化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生依賴于自由基中間體的生成。自由基中間體是共價(jià)鍵發(fā)生均裂而形成的具有不成對(duì)電子的原子或基團(tuán)，而傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)中共價(jià)鍵的斷裂往往需要高溫高壓等極端條件或者具有有害放射性的物質(zhì)來提供斷裂化學(xué)鍵的能量，啟動(dòng)反應(yīng)。這些方法對(duì)于后期大量的API生產(chǎn)合成來說，無疑是污染、危害、開支的無限放大，與可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)的宗旨相背離。

在十幾年前，當(dāng)科學(xué)家將光氧化還原催化劑第一次應(yīng)用到化學(xué)合成當(dāng)中時(shí)，一場(chǎng)走向綠色化學(xué)的重大一步就這樣邁出了。

2008年平凡的一天，普林斯頓大學(xué)化學(xué)系的教授David MacMillan和他的博士后學(xué)生Dave Nicewicz正在討論如何在乙醛上添一個(gè)不對(duì)稱的碳-碳鍵。這是一個(gè)在業(yè)界被討論已久的難題，如果找到解決它的方法將對(duì)醫(yī)藥化工領(lǐng)域等復(fù)雜有機(jī)分子的合成有著無法估量的巨大意義。在之前的試驗(yàn)中，他們嘗試過用紫外線來成功誘導(dǎo)合成。但是紫外線光源價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，不適合廣泛使用。

在他們的相互啟發(fā)之下，MacMillan從已經(jīng)廣泛報(bào)道的太陽能轉(zhuǎn)化研究中得到靈感，利用一個(gè)家用熒光燈泡順利的使反應(yīng)進(jìn)行。具體操作是，他使用了一種催化劑，聯(lián)吡啶釕，這種催化劑可以吸收可見光中的能量，實(shí)現(xiàn)催化功能。這一創(chuàng)新應(yīng)用使得化學(xué)合成翻開了新的篇章，使傳統(tǒng)反應(yīng)所使用的極端環(huán)境轉(zhuǎn)而變得可控制而且溫和。

常見的光氧化還原催化劑主要包括釕和銥的金屬催化劑，還有一些有機(jī)染料。在可見光的激發(fā)下，金屬催化劑中金屬離子的電子轉(zhuǎn)移給催化劑中的配體，形成相對(duì)存活時(shí)間長(zhǎng)的三重激發(fā)態(tài)。這種激發(fā)態(tài)下的催化劑參與同有機(jī)分子之間的單電子的轉(zhuǎn)移，誘導(dǎo)有機(jī)反應(yīng)新共價(jià)鍵的生成。值得一提的是，這種激發(fā)態(tài)分子既可以作為一個(gè)強(qiáng)氧化劑也可以作為一個(gè)強(qiáng)還原劑來參與到反應(yīng)當(dāng)中，擴(kuò)大了該種催化劑可以作用的反應(yīng)類別。同時(shí)，這種金屬離子和配體分子結(jié)合的形式，也給了化學(xué)家們很多修飾優(yōu)化的空間，使得化學(xué)家可以有預(yù)見性的針對(duì)個(gè)別反應(yīng)來對(duì)催化劑分子進(jìn)行修飾。MacMillan說：“光氧化還原反應(yīng)不僅僅讓合成變得更快，更使以前根本不敢想的分子合成反應(yīng)變?yōu)榭赡?，而且你僅僅需要一步反應(yīng)！”

然而，盡管光氧化還原催化劑蘊(yùn)藏著巨大的潛力，如果想要在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中大量實(shí)踐，仍然面臨著一些難題。

為了提高光氧化還原反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中的效率，縮短反應(yīng)時(shí)間，針對(duì)以上兩個(gè)絆腳石，無論是科學(xué)界還是工業(yè)界都興致勃勃的優(yōu)化革新方法設(shè)備。

可見光強(qiáng)度的問題近年來已經(jīng)基本得到了解決。目前的技術(shù)采用的最新技術(shù)首先用LED取消了傳統(tǒng)的家用可見光源，整體光強(qiáng)得到了提升。除此之外，將不同頻率不同強(qiáng)度的光源整合，這樣可以為每一種光氧化還原催化劑提供其所需的特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光。MacMillan和同事一起設(shè)計(jì)的小規(guī)模整合光源反應(yīng)釜正是基于以上兩點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，該儀器可以在特定的波長(zhǎng)發(fā)射最大能量的LED光束。該反應(yīng)釜可以有效的縮短反應(yīng)時(shí)間，并且該光源的波長(zhǎng)變化可以覆蓋8個(gè)常見光氧化還原催化劑的最適光波長(zhǎng)。

由于金屬催化劑當(dāng)中的稀有金屬造價(jià)不菲，近年來也出現(xiàn)了有機(jī)光氧化還原催化劑來代替最初發(fā)現(xiàn)的金屬催化劑。新興的有機(jī)物催化劑在修飾和設(shè)計(jì)之后可以達(dá)到廉價(jià)，高效催化氧化還原反應(yīng)的效果。

綠色化學(xué)越來越多的被應(yīng)用到生產(chǎn)工藝當(dāng)中，光氧化還原酶因其溫和的反應(yīng)條件和同時(shí)具備氧化還原雙重身份，催生了許多新興反應(yīng)合成醫(yī)藥領(lǐng)域中重要的化合物中間體，被越來越多的企業(yè)和研究所利用。秉承著“以創(chuàng)新的精神研發(fā)藥物，以公正的態(tài)度評(píng)價(jià)藥物，以經(jīng)濟(jì)的視角開發(fā)藥物”，美迪西這些年來大力發(fā)展新技術(shù)，將綠色化學(xué)的新興手段融入到對(duì)客戶的服務(wù)當(dāng)中，利用當(dāng)前熱門的綠色酶化學(xué)、光氧化還原催化劑、連續(xù)性反應(yīng)等等，為創(chuàng)新藥研發(fā)公司提供優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的解決方案。

美迪西（股票代碼：688202）是一家藥物研發(fā)外包服務(wù)公司(CRO)，在上海建立了一家集化合物合成、化合物活性篩選、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、藥效學(xué)評(píng)價(jià)、藥代動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)、毒理學(xué)評(píng)價(jià)、制劑研究和新藥注冊(cè)為一體的符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的綜合技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，并得到了國(guó)際藥品管理部門的認(rèn)可。美迪西普亞的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施獲得AAALAC（國(guó)際動(dòng)物評(píng)估與認(rèn)證協(xié)會(huì)）認(rèn)證和國(guó)家藥品監(jiān)督管理局NMPA GLP證書，并已達(dá)到美國(guó)食品藥品管理局GLP標(biāo)準(zhǔn)。美迪西以高效、高性價(jià)比的一站式專業(yè)服務(wù)幫助客戶更快地達(dá)到目標(biāo)。