Chem. Eur. J. :通过无牺牲阳极下卤代烃的活化实现电化学驱动的对位选择性C(sp2)−H烷基化

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五邑大学黄玉冰课题组最近发展了一种电化学驱动缺电子芳烃 (芳基酯、醛、腈和酮) 的对选择性C(sp2)−H烷基化策略,通过使用烷基卤化物 (碘、溴、氯) 作为偶联伙伴,一步获得不同的烷基化芳烃产物。该反应可在无牺牲阳极的情况下有效活化烷基卤化物,并在温和的电解条件下实现C(sp2)−C(sp3)键的构建,具有高位点选择性、底物范围广和可扩展性的优势。



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芳香体系的直接C(sp2)−H烷基化反应是一种不可缺少的碳-碳键构建反应,为制备具有选择性的烷基化芳烃提供了一种有效的手段。近些年来,化学家们已先后实现了邻位烷基化和间位烷基化,但发生在对位的烷基化仍然是少见的。目前,使用烷基卤化物作为偶联伙伴实现直接的对位C(sp2)−H烷基化主要通过以下几种方法。1. 传统的Friedel-Crafts烷基化反应,该转化对富电子烯烃是有效的,但通常需要添加路易斯酸,而且反应过程很容易导致重排副产物的出现。2. 芳香族卤化物和有机锌试剂之间的Negishi偶联反应,该反应使用钯盐或镍盐作为催化剂,其中有机锌试剂需要使用烷基溴和金属锌进行预制备。3. 芳香卤化物和亲电试剂之间的还原亲电交叉偶联反应,这通常需要金属催化剂和化学计量的还原剂,如锌和锰金属。尽管金属催化反应效率高,但在工业生产中使用贵金属催化剂存在成本高、易残留等问题。此外,光化学方法 (minisi型反应) 使用卤代烷烃作为烷基自由基前体,其主要应用于杂芳烃的C(sp2)−H烷基化,很少有应用于普通芳烃的例子。


阴极还原为传统还原反应提供了一种有效的替代手段,分子可以通过单电子转移 (SET) 直接从阴极上获得电子而被活化,而不需要外部还原剂。烷基卤化物是一种易于获得的反应原材料,不仅成为阴极还原过程中有用的偶联伙伴,还充当重要的自由基前体。未活化的烷基卤化物,特别是溴化物和氯化物,因为具有更负的还原电位,在反应中往往表现出低活性和难以还原的性质。因此,烷基卤化物的活化通常需要牺牲阳极,这往往导致更复杂的反应和繁琐的后处理。基于以上考虑,五邑大学黄玉冰课题组提出了一种有效的电化学驱动策略,通过在没有牺牲阳极的情况下活化烷基卤化物 (碘、溴、氯),成功实现了缺电子芳烃 (芳基酯、醛、腈和酮) 的对位选择性C(sp2)−H烷基化反应,合成多种烷基化芳烃产物。该策略具有高位点选择性、广泛底物范围和可扩展性的优势,为对位选择性C(sp2)−H烷基化研究提供了补充。

文信息

Electrochemically Driven para-Selective C(sp2)−H Alkylation Enabled by Activation of Alkyl Halides without Sacrificial Anodes

Xinling Li, Weijie Deng, Yating Wen, Ziliang Wang, Jianfeng Zhou, Zhenjie Li, Prof. Yibiao Li, Dr. Jinhui Hu, Prof. Yubing Huang


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202400010



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