报告摘要：

  有机光催化作为一种绿色、可持续的合成策略，在构建复杂分子骨架方面展现出巨大潜力。然而，由于决定这些反应进程的关键瞬态中间体（激发态、自由基等）寿命短、活性高、浓度低，其微观反应机制及动力学过程往往难以被深入解析，一定程度上限制了催化体系的理性设计与效率提升。本报告将介绍我们近期利用飞秒及纳秒瞬态吸收光谱技术（fs-TA & ns-TA），在解析有机光催化反应机制方面取得的最新进展。首先，针对光催化反应中普遍存在的反向电子转移（BET）导致量子效率低下的瓶颈问题，我们提出了自旋催化和磁场效应调控策略。通过引入顺磁性Gd配合物作为自旋催化剂，或利用胶束限域环境结合外加磁场，成功调控了自由基离子对（RIPs）的自旋演化动力学，促进了RIPs单重态向三重态的转化，显著抑制了BET过程，从而提升了催化效率。其次，在涉及多步电子/能量转移的复杂反应体系中，我们利用瞬态光谱捕捉到了关键活性中间体。在Ir(III)光催化的自由基酰基化反应中，发现了涉及中间体IrH₃的多光子串联光氧化还原催化新机制；在氰基吡啶参与的炔烃双官能团化反应中，阐明了持久性自由基阴离子的区域选择性加成及氰基协同释放-再加成的微观机理。此外，我们深入探讨了立体选择性与激发态动力学的内在联系。在糖苷化反应中，通过瞬态光谱区分了单电子转移（SET）与Dexter能量转移（EnT）的竞争与协同机制；在电子供受体（EDA）复合物介导的反应中，揭示了双自由基产生通道（直接¹CT衰变与³CT介导）及溶剂笼效应对产物立体选择性的决定性作用。这些研究表明，通过瞬态光谱对这些决定反应进程的关键瞬态物种进行结构与动力学的表征，是揭示光催化“黑箱”过程、理解构效关系并指导高效催化剂设计的有效策略。

报告人简介：

  节家龙，北京师范大学副教授，博士生导师。上海交通大学（本科），中国科学院化学研究所（博士，导师苏红梅），美国俄亥俄州立大学（博士后，导师仲冬平）。主要从事化学动力学、分子光化学与分子光生物等领域的前沿基础研究。致力于发展和运用多种飞秒/纳秒时间分辨激光光谱技术，结合量子化学计算，探测自由基和激发态等高反应活性瞬态物种的反应动力学过程。研究方向聚焦于能源、环境和生命科学中的基础科学问题，深入解析生物分子（DNA/蛋白质）光响应及有机光催化合成等凝聚相复杂体系的微观物理化学动态过程与反应机理。迄今为止，在核心学术期刊发表 SCI 论文 40 余篇，以第一或通讯作者（含共同）发表论文 23 篇，包括 Sci. Adv. (1篇)、Nat. Commun. (3篇)、J. Am. Chem. Soc. (1篇)、Angew. Chem. Int. Ed. (2篇)、Chem. Sci. (3篇)、Nucleic Acids Res. (1篇)、J. Phys. Chem. Lett. (2篇) 等。主持在研国家自然科学基金面上项目1项，主持完成国家自然科学基金青年科学基金项目1项，作为骨干参与国家重点研发计划青年科学家项目1项（负责机制解析）。2020 年入选北京市科协“青年人才托举工程”，2022 年获评“优秀被托举人”。