羟基自由基(•OH)和过氧化氢(H2O2)在自然和工程系统中广泛存在且起着重要作用。自1894年H.J.H. Fenton发现亚铁盐和H2O2的组合能产生•OH以来，Fenton反应已成为高级氧化技术领域的一类主流技术。在过去的一百多年中，世界各国的科学家在光化学和电化学两个方向上进一步丰富和发展了Fenton反应，其中UV/Fenton法结合了Fenton和UV/H2O2两种方法的优势，吸引了大量的基础理论和应用开发研究。除了在环境领域的工程应用外，•OH在化学、生物、医学等多个前沿研究领域中也发挥着重要作用。因此，无需过渡金属催化的有机类Fenton反应的发现在自由基化学和毒理学等领域产生了重要影响。
目前，文献中报道过的有机类Fenton反应均由醌类物质所介导。张淑娟教授课题组最近发现并报道了一类新型的非金属有机类光Fenton反应。该反应由苯甲酸盐和过氧化物(H2O2、过硫酸盐、过氧乙酸均适用)在UV光的照射下实现。在由对苯二甲酸盐(BDC)和H2O2组成的无氧溶液中，•OH的产率高达经典UV/H2O2体系的500倍。论文研究团队借助量子化学计算和瞬态吸收光谱技术，发现光诱导苯甲酸盐与过氧化物之间的电子转移是反应启动的关键。
这一发现不仅提供了一种全新的•OH生成途径，而且为在光化学系统中准确定量和更好地使用或预防•OH提供了新思路。一些具体的发生或应用场景如下：
(1) 苯甲酸盐被广泛用作个人护理产品中的防腐剂或防晒剂，而H2O2被用于某些特定的生物医学治疗，例如光动力疗法。当它们一起暴露于紫外线下，很可能会使皮肤细胞发生氧化性DNA损伤。
(2) 苯甲酸及其衍生物，尤其是BDC，由于灵敏度高、水溶性大、选择性强，是最常用的•OH探针。张淑娟教授课题组在此前的研究中曾指出过利用BDC作为•OH探针的注意事项(Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 9785-9792)。这一工作进一步为科学合理地设计光化学体系中的自由基捕获实验提供了重要的方法指导，有助于提高•OH定量化研究中的准确度。
(3) BDC及其衍生物是金属有机框架材料(MOFs)制备中最受欢迎的有机连接体。在光催化反应中，BDC吸收光能并将激子转移至中心金属簇，从而形成电荷载流子。H2O2在MOFs介导的光催化系统中被广泛用作电子受体。本研究的发现提示我们，在MOFs和H2O2所组成的光催化体系中，某些关键活性物种的作用及机制或许需要重新思考。
这一科研成果(Metal-free generation of hydroxyl radicals by benzoates-mediated decomposition of peroxides)于2020年5月21日在线发表于Chemical Communications (https://doi.org/10.1039/D0CC02633F)。论文的第一作者为博士研究生张国洋，化学化工学院的博士研究生鲁硕和张纯博士承担了量化计算部分的工作，张淑娟教授是论文的通讯作者，化学化工学院梁勇教授在本文的反应机理解释方面做出了重要贡献。