研究團隊首先對比了自制（DIY）流動反應裝置和商用Corning^® Advanced-Flow^™ Lab Photo Reactor在模型烯烴 1a（一種含吖啶環(huán)的金剛烷基烯烴）光氧化反應中的表現(xiàn)。通過系統(tǒng)考察光敏劑亞甲基藍（MB）用量、停留時間、反應溫度、氧氣流速及LED光強（610 nm紅光）等參數(shù)。

在-5 °C，MB用量6 mol%，停留時間僅需50秒，即可實現(xiàn)烯烴 1a 的轉(zhuǎn)化，目標產(chǎn)物1,2-二氧雜環(huán)丁烷 2a 的產(chǎn)率高達94%，生產(chǎn)效率約1.4 g/h。相比之下，傳統(tǒng)間歇反應即使在-5°C下反應1小時，產(chǎn)率僅34%。  

進一步優(yōu)化后，在-5 °C，MB用量降至3 mol%，停留時間2分鐘，產(chǎn)物 2a 產(chǎn)率提升至97%，生產(chǎn)效率約600 mg/h，且副產(chǎn)物（熱分解產(chǎn)物 3a 和 4a）得到有效抑制（<3%）。

基于優(yōu)化的流動條件（通常為：底物濃度25mM，MB 3 mol%，CH?Cl?溶劑，液相流速1.25 mL/min，O?流速1.25 mL/min或12.5 mL/min，-5°C，610 nm LED，10%或100%光強），研究團隊考察了不同結(jié)構(gòu)烯烴的[2+2]環(huán)加成反應性能，其產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率與分解率。

總之，這些結(jié)果表明，富電子的烯烴主要轉(zhuǎn)化為1,2-二氧烯，而當烯烴具有烯丙氫時，導致過氧化氫的烯加成反應可能是主要或競爭反應。此外，烯烴取代基的性質(zhì)（電子供體能力、氫鍵受體和/或供體的存在、幾何形狀和立體障礙）不僅影響單態(tài)氧加成的成功，還決定了反應路徑。

對光氧化過程的全面量子力學描述可以提供關于觀察到的實驗趨勢的有價值信息。作者采用了一種基于單一 ab-initio計算的簡單化學計量學方法，應用于起始結(jié)構(gòu)，以便從更大的化學結(jié)構(gòu)領域收集實驗數(shù)據(jù)，朝著開發(fā)通用光氧化模型的方向邁進。因此，作者僅考慮由最高占據(jù)分子軌道（HOMO）和低未占分子軌道（LUMO）組成的電子描述符。

采用密度泛函理論（DFT B3LYP/6-31G(d)）計算烯烴的HOMO/LUMO能量、Mulliken電荷、參與反應雙鍵原子的HOMO/LUMO軌道系數(shù)等電子描述符。利用主成分分析（PCA）和線性判別分析（LDA）構(gòu)建化學計量學模型。

作者深入進行更定量的化學計量學研究，并使用線性判別分析（LDA）技術對包含16種反應性和7種非反應性分子的完整烯烴數(shù)據(jù)集進行分類任務。

該LDA模型在由40種文獻報道的吖啶類烯烴（28種反應性，12種非反應性）組成的獨立測試集上表現(xiàn)出良好的預測能力，準確率達到85% (34/40)。

模型預測錯誤的分子通常具有易發(fā)生自由基副反應或淬滅光敏劑的結(jié)構(gòu)特征（如芐基位置、萘基部分）。這為高通量篩選潛在光氧化底物提供了有價值的理論指導。

總結(jié)與展望