喹喔啉酮是一类重要的含氮杂环化合物，广泛存在于生物活性分子、药物和功能材料中，具有特殊的生物活性和化学性质。喹喔啉酮的直接官能团化反应已成为构建结构新颖的喹喔啉酮衍生物的重要方法，受到越来越多的关注。与传统的过渡金属催化的直接C-H芳基化相比，光促进喹喔啉酮的C-H芳基化反应被认为是一种便捷和可持续策略（图1a）。与芳基重氮盐等其他芳基化试剂相比，芳基三氮烯具有良好的稳定性和多反应位点，在温和条件下可作为构建C-C和C-杂原子键的多功能砌块。但芳基三氮烯的活化通常需要加入化学计量的质子酸或路易斯促进剂，限制了其在合成中的应用。尽管近年来催化以及光促进三氮烯活化方法已有报道，然而较高的反应温度、特殊的底物（π-共轭三氮烯）以及紫外光的使用使得三氮烯的活化还有很大的提升空间（图1b）。

新疆大学刘晨江教授、张永红教授课题组近年来致力于发展绿色催化与合成方法学研究。近日，该课题组在前期对芳基三氮烯和光催化反应的持续研究基础上（Org. Lett. 2016, 18, 2000-2003; Asian J. Org. Chem. 2017, 6, 102-107; Dyes Pigm. 2018, 158, 438-444; New J. Chem. 2019, 43, 9255-9259; Org. Lett. 2020, 22, 8261-8266; ChemistrySelect. 2021, 6, 5701-5704; Arabian J. Chem. 2021, 14, 103158; Synthesis. 2022, 54, 5110-5118; Org. Lett. 2022, 24, 3149-3154; Green Chem. 2022, 24, 3250-3256; Adv. Synth. Catal. 2022, 364, 1962-1968），发展了一种在无促进剂、无金属、无光催化剂和无氧化剂条件下，紫光（390-395 nm）诱导的喹喔啉-2(1H)-酮与芳基三氮烯的直接C-H芳基化反应（图1c）。该反应具有条件温和、操作简单、良好的官能团耐受性等优点。

该课题组通过一系列的控制实验及已报道的相关研究，提出了可能的反应机理：首先，在紫光照射条件下三氮烯的N1=N2键发生异构化，由E式转化为碱性更强的（Z）-芳基三氮烯。然后释放吡咯烷阴离子和芳基偶氮阳离子A。同时，底物喹喔啉-2(1H)-酮（1）和产物3-芳基喹喔啉-2(1H)-酮（3）被光激发，形成激发态的1*和3*，然后与芳基偶氮阳离子A发生单电子转移（SET），生成自由基阳离子1^+·和3^+·及芳基自由基B。接下来，芳基自由基B与喹喔啉-2(1H)-酮（1）反应，得到N-中心的自由基中间体C。随后，通过N-中心自由基C的1,2-H迁移生成碳中心自由基中间体，其通过1^+·/3^+·（路径a）和/或芳基偶氮阳离子A通过自由基链转移（路径b）氧化为阳离子中间体D。最后，在吡咯烷阴离子的作用下，通过中间体D脱质子化生成目标产物3和吡咯烷，产物3作为光催化剂用作下一个循环。

综上所述，该课题组首次开发了在无促进剂、无金属和无光催化剂条件下，光驱动芳基三氮烯与喹喔啉-2(1H)-酮的直接C3芳基化反应。该方法具有原料稳定易得、反应条件温和和操作简单等优点。