图 1. 选定化合物1a作为模型底物的光氧化反应通用流程装置示意图。BPR：背压调节器；MFC：质量流量控制器；P：注射泵；R1：采用红色LED（610 nm）照射的反应器盘管；R2：红色LED（610 nm）照射的玻璃模块
研究团队首先对比了自制（DIY）流动反应装置和商用Corning® Advanced-Flow™ Lab Photo Reactor在模型烯烃 1a（一种含吖啶环的金刚烷基烯烃）光氧化反应中的表现。通过系统考察光敏剂亚甲基蓝（MB）用量、停留时间、反应温度、氧气流速及LED光强（610 nm红光）等参数。
在-5 °C，MB用量6 mol%，停留时间仅需50秒，即可实现烯烃 1a 的转化，目标产物1,2-二氧杂环丁烷 2a 的产率高达94%，生产效率约1.4 g/h。相比之下，传统间歇反应即使在-5°C下反应1小时，产率仅34%。
图3. Corning® Advanced-Flow™ Lab Photo Reactor
进一步优化后，在-5 °C，MB用量降至3 mol%，停留时间2分钟，产物 2a 产率提升至97%，生产效率约600 mg/h，且副产物（热分解产物 3a 和 4a）得到有效抑制（<3%）。
DIY装置和Corning®反应器优化结果的比较：
基于优化的流动条件（通常为：底物浓度25mM，MB 3 mol%，CH₂Cl₂溶剂，液相流速1.25 mL/min，O₂流速1.25 mL/min或12.5 mL/min，-5°C，610 nm LED，10%或99%光强），研究团队考察了不同结构烯烃的[2+2]环加成反应性能，其产率、转化率与分解率。
图4. a 储备液配制：将烯烃1a-d（25 mM）与（MB，3 mol%）溶于二氯甲烷（CH2Cl2）。溶液以1.25 mL/min流速泵入，氧气以12.5 mL/min流速通入。反应体系采用红色LED（610 nm）照射，反应器温度设定为-5℃。
图5. a储备液配制：将烯烃8a-f (25 mM)与(MB，3 mol%)溶于二氯甲烷(CH₂Cl₂)中。溶液以1.25 mL/min流速进料，氧气以12.5 mL/min流速通入。反应混合物在红色LED(610 nm，光强99%)照射下进行，反应器温度维持在-5°C。
图6 流动条件下苯乙烯基(12)与苯乙炔基取代二氢呋喃(13)的光氧化反应.
总之，这些结果表明，富电子的烯烃主要转化为1,2-二氧烯，而当烯烃具有烯丙氢时，导致*的烯加成反应可能是主要或竞争反应。此外，烯烃取代基的性质（电子供体能力、氢键受体和/或供体的存在、几何形状和立体障碍）不仅影响单态氧加成的成功，还决定了反应路径。
对光氧化过程的全面量子力学描述可以提供关于观察到的实验趋势的有价值信息。作者采用了一种基于单一 ab-initio计算的简单化学计量学方法，应用于起始结构，以便从更大的化学结构领域收集实验数据，朝着开发通用光氧化模型的方向迈进。因此，作者仅考虑由占据分子轨道（HOMO）和低未占分子轨道（LUMO）组成的电子描述符。
采用密度泛函理论（DFT B3LYP/6-31G(d)）计算烯烃的HOMO/LUMO能量、Mulliken电荷、参与反应双键原子的HOMO/LUMO轨道系数等电子描述符。利用主成分分析（PCA）和线性判别分析（LDA）构建化学计量学模型。
图7. PCA在全数据集上的结果图示：A) PC1、PC2与PC3的三维散点图 B) PC1与PC2的二维散点图 C) PC1与PC3的二维散点图 D) 各主成分的方差解释率
作者深入进行更定量的化学计量学研究，并使用线性判别分析（LDA）技术对包含16种反应性和7种非反应性分子的完整烯烃数据集进行分类任务。
该LDA模型在由40种文献报道的吖啶类烯烃（28种反应性，12种非反应性）组成的独立测试集上表现出良好的预测能力，准确率达到85% (34/40)。
模型预测错误的分子通常具有易发生自由基副反应或淬灭光敏剂的结构特征（如苄基位置、萘基部分）。这为高通量筛选潜在光氧化底物提供了有价值的理论指导。
图9. 测试集上线性判别分析(LDA)反应活性预测结果：A) LDA模型预测结果的混淆矩阵 B) 预测错误化合物的分子结构（颜色对应实验分类：红色=无反应活性，绿色=有反应活性）
