電化學(xué)放氫氣氧化交叉偶聯(lián)

 

　　發(fā)展綠色和可持續(xù)發(fā)展的新方法是現(xiàn)代有機(jī)合成化學(xué)所追求的目標(biāo)。在過去的十年中，由于避免了底物預(yù)官能團(tuán)化步驟，基于簡單易得的C-H或X-H化合物的脫氫氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)發(fā)展成為構(gòu)建新化學(xué)鍵最為直接且有效的方法之一。然而，兩個C-H或X-H化合物構(gòu)建一個新化學(xué)鍵同時脫除H2通常是熱力學(xué)不利的過程，因此一般需要加入氧化劑作為犧牲試劑來驅(qū)動反應(yīng)的進(jìn)行。長期以來，電化學(xué)被認(rèn)為是一種環(huán)境友好的合成工具，并引起了合成化學(xué)家的持續(xù)興趣。最近的研究表明，通過電化學(xué)陽極氧化和伴隨的陰極質(zhì)子還原可以實(shí)現(xiàn)兩個C-H或X-H化合物的直接放氫其氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)。電化學(xué)為環(huán)境友好地構(gòu)建碳碳和碳雜原子鍵提供了新的機(jī)會。

 

 

 

　　自2005年以來，雷愛文教授長期致力于氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)研究，先后在Chem. Rev.,Chem. Soc. Rev.和Acc. Chem. Res.等撰寫以氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)為主題的綜述性論文(Chem. Rev., 2011, 111,1780-1824;Chem. Soc. Rev., 2011,40, 2761-2776; Acc. Chem. Res., 2014, 47, 3459–3470; Chem. Rev., 2015,115, 12138)。近日，武漢大學(xué)的雷愛文教授應(yīng)邀在Cell Press旗下Chem雜志上在線發(fā)表關(guān)于電化學(xué)放氫氣氧化交叉偶聯(lián)的專題綜述論文(DOI: 10.1016/j.chempr.2017.10.001)，系統(tǒng)總結(jié)了通過電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)兩個C-H或X-H化合物的放氫氣氧化交叉偶聯(lián)構(gòu)建碳碳和碳雜原子鍵的研究進(jìn)展。

 

　　

 

 

　　該論文分為三個方面介紹了目前電化學(xué)氧化放氫氣氧化交叉偶聯(lián)的研究進(jìn)展：兩個C-H化合物的氧化交叉偶聯(lián)構(gòu)建碳碳鍵，C-H和X-H化合物的氧化交叉偶聯(lián)構(gòu)建碳雜鍵，氧化環(huán)化構(gòu)建雜環(huán)化合物。論文中，作者對目前所使用的不同電解方法，各類反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理以及反應(yīng)的局限性進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

 

　　

 

 

　　最后，作者總結(jié)了電化學(xué)放氫氣氧化偶聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)：1)高原子經(jīng)濟(jì)性——在反應(yīng)過程中不需要犧牲劑，釋放的質(zhì)子可以被還原成氫氣;2)高官能團(tuán)兼容性——電化學(xué)條件下可以兼容氨基，羥基，硫和炔基等容易被化學(xué)氧化劑氧化的活性官能團(tuán);3)獨(dú)特的反應(yīng)選擇性和反應(yīng)效率——電化學(xué)條件可以實(shí)現(xiàn)電壓和電流控制，即可以控制反應(yīng)的氧化電勢和氧化速度，那么反應(yīng)過程中就可以選擇性氧化某些底物，與使用化學(xué)氧化劑的反應(yīng)相比，反應(yīng)效率會得到明顯的提高。