電化學放氫氣氧化交叉偶聯

 

　　發展綠色和可持續發展的新方法是現代有機合成化學所追求的目標。在過去的十年中，由于避免了底物預官能團化步驟，基于簡單易得的C-H或X-H化合物的脫氫氧化交叉偶聯反應已經發展成為構建新化學鍵最為直接且有效的方法之一。然而，兩個C-H或X-H化合物構建一個新化學鍵同時脫除H2通常是熱力學不利的過程，因此一般需要加入氧化劑作為犧牲試劑來驅動反應的進行。長期以來，電化學被認為是一種環境友好的合成工具，并引起了合成化學家的持續興趣。最近的研究表明，通過電化學陽極氧化和伴隨的陰極質子還原可以實現兩個C-H或X-H化合物的直接放氫其氧化交叉偶聯反應。電化學為環境友好地構建碳碳和碳雜原子鍵提供了新的機會。

 

 

 

　　自2005年以來，雷愛文教授長期致力于氧化交叉偶聯反應研究，先后在Chem. Rev.,Chem. Soc. Rev.和Acc. Chem. Res.等撰寫以氧化交叉偶聯反應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，武漢大學的雷愛文教授應邀在Cell Press旗下Chem雜志上在線發表關于電化學放氫氣氧化交叉偶聯的專題綜述論文(DOI: 10.1016/j.chempr.2017.10.001)，系統總結了通過電化學方法實現兩個C-H或X-H化合物的放氫氣氧化交叉偶聯構建碳碳和碳雜原子鍵的研究進展。

 

　　

 

 

　　該論文分為三個方面介紹了目前電化學氧化放氫氣氧化交叉偶聯的研究進展：兩個C-H化合物的氧化交叉偶聯構建碳碳鍵，C-H和X-H化合物的氧化交叉偶聯構建碳雜鍵，氧化環化構建雜環化合物。論文中，作者對目前所使用的不同電解方法，各類反應的反應機理以及反應的局限性進行了詳細的討論。

 

　　

 

 

　　最后，作者總結了電化學放氫氣氧化偶聯的優點：1)高原子經濟性——在反應過程中不需要犧牲劑，釋放的質子可以被還原成氫氣;2)高官能團兼容性——電化學條件下可以兼容氨基，羥基，硫和炔基等容易被化學氧化劑氧化的活性官能團;3)獨特的反應選擇性和反應效率——電化學條件可以實現電壓和電流控制，即可以控制反應的氧化電勢和氧化速度，那么反應過程中就可以選擇性氧化某些底物，與使用化學氧化劑的反應相比，反應效率會得到明顯的提高。