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          上海有機所電化學促進的芳基鹵代物的硫醚化反應研究取得新進展
          2019-06-12 金属有机化学国家重点实验室 | 【】【打印】【關閉

            隨著能源、環境問題的日益嚴峻,綠色合成的發展變得尤爲緊迫。有機電合成是一種利用電能驅動化學反應的綠色合成技術,在反應中利用電流替代傳統合成化學中的當量化學氧化或者還原試劑。同時,電合成還具有電流、電位連續可調的優點,因此容易精准的控制反應選擇性以及反應速率。電合成在化學工業中也扮演者重要的角色,例如早在1965年,Monsanto公司建成了1.5萬噸/年己二腈的電合成工廠。由于電合成的諸多優勢,近年來,有機電合成的研究成爲了合成化學中的熱點之一。

            中國科學院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室梅天胜课题组致力于金属催化和有机电合成的交叉研究,利用金属催化的高选择性以及电氧化还原能力的可调性,拓展了金属有机电化学在合成化学中的应用。近年来,该课题组结合电氧化以及金属催化,实现了首例C(sp3)-H鍵的選擇性轉化(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3293–3298)以及芳烃C-H键的选择性胺化,烷基化等反应(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 11487–11494)。此外,课题组还发展了首例电还原促进的钯催化烯丙基酯和二氧化碳的不对称羧化反应(Org. Chem. Front. 2018, 5, 2244–2248) (图一)。

            圖一、電氧化促進的碳氫鍵選擇性轉化以及電還原促進的羧化反應

            盡管利用陽極氧化或者陰極還原分別實現了一些氧化反應或者還原反應,但是如何把陽極氧化反應和陰極還原反應在同一個反應體系中都利用起來仍然是個挑戰。最近,梅天勝課題組將電氧化以及電還原結合起來,利用“成對電解”策略,實現了室溫下,Ni-催化芳基和雜芳基溴代物和氯代物的硫醚化反應,且反應不需要外加堿(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 5033–5037) (图二)。该反应体系中,阳极发生了硫负离子氧化成硫自由基的反应,阴极发生了Ni(II)或者Ni(I)还原得到Ni(0)的反应。之后,Ni(0)物种与芳基卤代物发生氧化加成反应得到的芳基镍物种再和硫自由基发生反应得到偶联产物。相较于传统的C-S偶联反应需要外加碱以及需要高温(通常是80 °C以上),该反应提供了一种温和条件、不需外加碱、官能团兼容性良好的有效构建(杂)芳基硫醚化合物的新方法。

            圖二、通過“成對電解”策略實現的硫醚化反應

            上述研究得到了中國科學院战略性先导科技专项(B类)、国家自然科学基金委、上海市科委以及金属有机化学国家重点实验室的资助。

           
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