光的吸收可以提供有機底物異構化所需的能量。這可以應用于有機合成，將化合物轉化為其幾何或結構異構體。由于光異構化的簡單質量平衡，這些反應通常用于驗證新型微反應器設計，或進行反應堆表征實驗，例如可見光測光法。

E-Z異構化

近年來，E-Z異構化形成反式環(huán)辛烯 (TCO) 受到越來越多的關注。其原因是 TCO 能夠在高度稀釋的反應條件下與四嗪進行快速的逆電子需求 Diels-Alder (IEDDA) 型環(huán)加成反應，使其成為雙正交化學研究的有趣目標。獲取 TCO 的最常用方法是在紫外光照射下進行敏化的E/Z光異構化。在平衡狀態(tài)下，反式異構體是次要產物（10-23%），需要有效的設置來實現(xiàn)高產率。

2-aminophenyl-enones 的E-Z光異構化在連續(xù)流動反應器中進行。隨后在Z-enone和游離胺基團之間進行環(huán)縮合，形成取代的喹啉（方案 34）。比較光源時，UV-C LED（365 nm，75 W）比中壓汞燈（110 W）具有更高的產量和生產力。重要的是，流動生產率 (9.5 mmol·h –1 ) 與報告的分批方法 (0.09 mmol·h –1 )相比提高了 100 倍。(389)此外，串聯(lián)異構化-環(huán)縮合反應與連續(xù)流動氫化步驟相結合，以在伸縮流動過程中形成取代的四氫喹啉。這樣，抗瘧藥加利平的合成以 72% 的總產率進行。

方案 34. 通過2-氨基苯基-烯酮的E-Z異構化和隨后的環(huán)縮合合成喹啉

光化學微芯片反應器與離子遷移譜儀結合使用，用于快速篩選光催化E-Z異構化的催化劑。用 404 nm LED 燈照射總內部體積為 560 nL的微芯片，用于肉桂酸乙酯衍生物的光催化E-Z異構化（方案 36）。與標準批次設置相比，所應用的流動光化學設置具有兩個主要優(yōu)點：首先，反應所需的實時分析和短輻照時間允許在幾分鐘內識別出最佳催化劑。其次，由于反應器的尺寸非常小，每次測試只需要非常少量的催化劑（2 nmol），顯著降低了成本。

方案 36. 用離子遷移譜儀快速篩選肉桂酸乙酯衍生物E-Z異構化的催化劑

光化學重排(Rearrangements)

除了幾何異構化（即，將順式異構體轉化為反式異構體，反之亦然），最近在流動中進行了幾種光化學重排，導致結構異構體的形成。

一個例子是 2-芳基-羥基苯甲酸的自由基 Smiles 重排為芳基水楊酸鹽（方案 37）。該反應以 Mes-Acr +作為光催化劑分批和流動進行。為了擴大反應規(guī)模，采用了連續(xù)流動反應器，產生了與分批相似的產率，但提高了產率（分批為 0.010 mmol·h -1，而流動為 0.172 mmol·h -1）。這種從批次到流動的生產率提高歸因于與批次相比，微毛細管中的光照射效率更高。

方案 37. 芳基羥基苯甲酸的光化學Smiles Rearrangement為水楊酸芳基酯

苯甲酸芳基酯的光弗里斯重排也是分批和連續(xù)流動進行的。photo-Fries 重排的機制涉及通過光激發(fā)后 ArO-COR 酯鍵的均裂裂解產生單線態(tài)自由基對。根據(jù)單線態(tài)自由基的流動性，它們可以重新排列形成鄰或對羥基芳基苯酮，或者苯氧基自由基可以從溶劑籠中逸出形成苯酚（方案 38）。因此，可以通過限制單線態(tài)自由基對的遷移率來調節(jié)光重排的選擇性。

方案 38. 苯甲酸芳基酯的 Photo-Fries 重排為羥基二苯甲酮

限制自由基遷移率的一種方法是使用粘性溶劑，因為自由基對被溶劑籠限制在其位置。在批次中，當從甲醇轉移到更粘稠的乙二醇作為溶劑時，鄰位/對位異構體比率增加了 4 倍。此外，在流動中，通過增加輻照時間，異構體比率進一步增加到 12.4:1 鄰/對比率。除了改進的鄰位選擇性外，流動反應器還具有更好的溫度控制、更均勻的輻照和比批次更短的反應時間（流動 5 分鐘對批次 40 分鐘）的優(yōu)勢。

另一種降低自由基對遷移率的方法是應用水性膠束反應條件。比較了不同的表面活性劑，CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）獲得了最佳結果。有趣的是，在這項研究中，加入表面活性劑對苯酚形成量的影響比改變溶劑粘度的影響更大。

The photo-Fries rearrangement of dihydropyrido[1,2a]indolone was also combined with the capture of the resulting imine in continuous-flow for the preparation of several monoterpene indole alkaloids. The synthetic utility of the protocol was shown by the first total synthesis of (+)-alsmaphorazine C and formal synthesis of (+)-strictamine.

環(huán)丁烯內酯是合成化學中有趣的組成部分，因為它們提供了獲得不同官能化環(huán)丁烷和環(huán)丁烯的途徑。從 2-吡喃酮開始對這些環(huán)丁烯內酯進行批量光化學重排(396)Kappe、Maulide 和同事將其轉化為光流法（方案 39 A）。與分批相比，流動反應縮短了反應時間（從 24 小時到 10 分鐘）并顯著提高了通量（從 14 到 21 到 144 mg·h –1）。PFA 管上的反應器結垢導致生產力隨著時間的推移而降低。然而，這種生產力損失可以通過在 10 °C 而不是 50 °C 下進行反應，并在一定程度上通過將濃度從 50 mM 降低到 25 mM 來最小化。

方案 39. 2-Pyrone Analogues的光重排成雙環(huán)環(huán)丁烯內酯

使用相同的光異構化反應，1,2-氮雜硼烷轉化為它們的杜瓦異構體，然后進一步用作有機合成的 4C + 1N + 1B 合成子。(401,402)更具體地，1,2-氮雜硼烷異構體被轉化為具有鄰位硼和含氮取代基的1,2-二取代環(huán)丁烷。通過控制硼單元，可以制備不同官能化的順式氨基環(huán)丁烷（方案 40）。據(jù)推測，連續(xù)流動方案更適合放大光異構化，因為已知產品在長時間照射后會發(fā)生光降解。(401)因此，制造了一個連續(xù)流動的反應器，該反應器由一個圍繞中壓汞燈盤繞的 FEP 毛細管組成。平衡光反應器內的停留時間和底物濃度，以實現(xiàn)高產率 (1.2 mmol·h –1 ) 和高產率 (83% 分離產率)。這種區(qū)域選擇性和非對映選擇性光異構化的產物被成功衍生以生產官能化的氨基環(huán)丁烷。

方案40. 1,2-Azaborines 光異構化形成 B,N-Substituted Cyclobutanes

將酮肟轉化為仲酰胺的光誘導貝克曼重排在兩步順序流動過程中進行，在第一個反應器中通過光氧化還原催化形成 Vilsmeier-Haack 試劑，在第二個反應器中發(fā)生熱貝克曼重排（方案 41）。)通過分離光氧化還原和熱過程，可以為每個過程選擇最佳反應條件，從而最大限度地提高整體反應結果。在第一個反應器中，CBr 4溶液DMF 中的光催化劑在 0°C 下用藍光或綠光照射以產生 Vilsmeier-Haack 試劑。隨后將反應混合物與肟底物溶液在T型混合器中合并，并使其在第二反應器中在40°C下與酰胺產物反應，在110分鐘總停留時間后提供95%的HPLC產率。還進行了一鍋光化學貝克曼重排，其中研究了不同溫度的影響。在低溫下，貝克曼重排的反應速率顯著降低。當反應在光照射下在 40°C 下進行時，觀察到明顯的副產物形成。這些結果表明分離光化學和熱步驟的有益效果，這很容易在流動中實現(xiàn)。

方案 41. 光化學和熱流反應器中酮肟的兩步貝克曼重排為仲酰胺

Lattes 和 Aubé 開發(fā)了一種從前手性酮生產手性內酰胺的兩步對映選擇性變體，(404,405)其中前手性酮首先轉化為手性惡氮丙啶，隨后光化學轉化為手性內酰胺（方案 42 A）。這種手性惡氮丙啶到手性內酰胺的光化學 Lattes-Aubé 反應是通過用中壓汞燈作為光源照射惡氮丙啶溶液在連續(xù)流動中進行的。與使用 Vycor 濾光片（~220 nm UV 截止）相比，使用燈的全紫外光譜時觀察到顯著更高的反應速率。與批處理方法相比，反應時間可以從幾個小時顯著減少到 30 分鐘。此外，通過以 20 g 的規(guī)模進行反應，實現(xiàn)所需內酰胺的 >80% 產率，并將反應范圍擴展到雙環(huán)系統(tǒng)，證明了流動法的實際應用。

方案 42. Lattes-Aubé 反應手性惡氮丙啶生成手性內酰胺和進一步衍生化

惡氮丙啶重排為手性內酰胺后來也用于生成手性雙環(huán)高哌嗪（方案 42 B）。在第一次嘗試中，采用了涉及手性內酰胺的施密特重排的非光化學方法，但對所需內酰胺的生產率和對映選擇性受到限制。相反，更成功的是平行管反應器中的光化學 Lattes-Aubé 反應。該流動反應器是通過將 PFA 管穿過包含 4 W UV-C 燈泡的間歇式光化學反應器來構建的。在流動反應過程中遇到了沉淀問題，但通過降低反應物濃度和增加流速來解決這些問題。接下來，反應器連續(xù)運行 42 小時。此外，通過將暴露管的長度加倍（32 根平行管，V= 2178 μL，4.80 m 輻照長度）并進一步將流速增加到 1.20 mL·min –1。

Bracken 和 Baumann 在微流反應器中將各種異惡唑光異構化為它們的惡唑結構異構體（方案 43）。(411)通過這種方式，反應速率顯著提高，因為僅需要 20 分鐘的停留時間即可實現(xiàn) 90% 或更高的轉化率，而報道的批處理方法需要 4-8 小時。對于芳基取代的異惡唑，在相同條件下，富電子底物通常比貧電子底物獲得更高的產率。這可以通過富電子基板的吸收最大值（λ max > 300 nm）與中壓汞燈的發(fā)射光譜更好地重疊來解釋。此外，雜芳基取代的異惡唑，如呋喃、噻吩、吲哚和吡咯，具有良好的耐受性，并且不需要 N 原子保護基團。該系統(tǒng)被證明是穩(wěn)健且可擴展的，因為在 12 小時的操作時間內產生了 1.5 g 惡唑產物。

方案 43. 連續(xù)流動中異惡唑到惡唑重排

除了異惡唑與惡唑的相互轉化外，其他含 N、O 的雜環(huán)也在一種有效的光異構化方法中產生。更具體地說，將喹啉支架轉化為ring-expanded benzo [1,3] oxazepines，第一批氧化和 C-H 官能化為C–H functionalization to 2-aryl quinoline N-oxide，然后進行流動光異構化（方案 44）。流動反應器由經 25 W Exo Terra UVB200 燈照射的 FEP 管組成。發(fā)現(xiàn)該光源的使用特別適合轉化，因為喹啉N-氧化物吸收光譜 (λ max = 346 nm) 與燈的寬發(fā)射帶 (λ max = 335 nm) 顯示出良好的重疊。在流動反應器中，這導致苯并[1,3]氧氮雜環(huán)庚烷產品在僅 10 分鐘的停留時間內接近定量產率 (98%)，與間歇法相比，在反應時間和副產物形成方面有顯著改進(73% 產率，18 小時)。

方案44、Ring-Expansion of Quinoline Scaffolds to Benzo[1,3]oxazepanes

二烯酮（dienones）經典光重排涉及1,2-addition, 1,4-addition,和dipolar cycloaddition。由胺介導的二酮和天然產物 Santonin 的非經典重排在光化學流動反應器中進行。

方案46、Nonclassical Photorearrangement of Dienones and Santonin with Different Reaction Outcomes for Different Solvents

有趣的是，觀察到不同的反應結果，這取決于所使用的溶劑。當在芐胺存在下輻照二烯酮底物的二氯甲烷溶液時，主要產物是開環(huán)產物（72% 1 H NMR 產率），具有完全的順式選擇性（方案 46 A）。另一方面，使用相同的方案，但使用二甲氧基乙烷作為溶劑，主要產物是含環(huán)丁烯的酰胺（方案 46 B）。這兩個反應都可以用二烯酮和一系列胺以相似的產率進行（52-82% 1 H NMR 產率）。此外，Santonin 在甲胺存在下被光重排，形成兩個以前未知的結構。

[6,6]-Phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM)用作有機光伏應用的有機半導體材料，可以通過C60 fullerene重氮烷烴的 [2 + 1] 環(huán)加成反應和隨后的熱或光異構化。無論是熱和光異構化向 PCBM 的方向是在連續(xù)流動條件下進行的。然而，光化學方法的生產率（高達 6 mg·h -1）。

Ryu 等將環(huán)加成和光異構化步驟結合在一個伸縮流過程中，通過明智地選擇光源，在光異構化步驟中實現(xiàn)了比文獻方法更高的生產率（方案 47）。(418)對于光異構化，選擇鈉燈（589 nm，360 W）作為光源，在 1 equiv 的 C 60存在下，僅 45 s 的停留時間就實現(xiàn)了富勒體底物的完全轉化，假設其作為該反應的光敏劑。在分別優(yōu)化每個步驟后，這兩個步驟在連續(xù)流動裝置中有效組合，在 3.3 小時內生產 0.79 克 PCBM（總停留時間 <2.5 分鐘）。

方案 47. 富勒烯和重氮烷烴與 PCBM 的Telescoped熱環(huán)加成和光異構化

Buglioni, L., Raymenants, F., Slattery, A., Zondag, S. D. A., & No?l, T. (2021). Technological innovations in photochemistry for organic synthesis: Flow chemistry, high-throughput experimentation, scale-up, and photoelectrochemistry. Chemical Reviews. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00332