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【今日化学前沿】超级新星Phil S. Baran再发Nature,通过电化学方法大规模烯丙位碳氢键氧化

来源:化学加      2016-04-25
导读:今日,斯克里普斯(scripps)研究所的超级新星Phil S. Baran(师从超级大伽K. C. Nicolaou和E. J. Corey,独立后发Nature, Science, JACS, Angew如探囊取物)在Nature上发文(doi:10.1038/nature17431),报道了他们通过电化学的方法直接在烯丙位氧化出羰基的方法。

碳氢键直接官能团化的方法和策略为天然产物、药物分子和材料的合成注入了新的活力,正在逐步改变着常规的合成思路。而其中烯丙位的氧化发挥了突出的作用,这主要是由于烯丙位的碳氢键作为SP3杂化碳氢键里的“软柿子”相对比较容易活化,另一方面则是由于烯丙醇、烯酮结构的广泛存在。

常规的烯丙位氧化的方法(化学亲们,您知道几种方法呢)绝大多数用了较为毒性的氧化剂如铬氧化剂、硒氧化剂等,或者要用到昂贵的金属如钯、铑等,且都不能大量制备,不符合可持续发展的要求。

而Phil S. Baran研究团队通过电化学的方法直接在烯丙位氧化出羰基。该方法可以实现100 g规模的大量制备,符合可持续发展的要求。

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如图1所示,烯丙位的氧化是非常基本的也是非常重要的化学转化,在天然产物合成广泛存在。事实上,通过电化学烯丙位氧化的例子也早有报道,只不过产率较低,但这证明了电化学直接烯丙位氧化的可能性。

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作者通过条件筛选,找出了最佳反应条件:20mol% Cl4NHPI, 吡啶pyridine (2.0 equiv.),过氧叔丁醇t-BuOOH (1.5 equiv.),并用LiClO4作为支持电解质(0.1 M),丙酮作溶剂(6 ml permmol of substrate)在恒流条件下反应,作者也通过底物扩展,发现该反应具有非常广泛的底物适用性,环状及非环状的烯烃、单萜类、倍半萜、二萜类、甾体类、三萜类都可以发生烯丙位直接氧化,并且可以实现100克级的大规模制备,其中的碳电极和试剂都非常廉价,反应操作也非常简便,敞口体系就能反应,具有可持续发展的特点,在工业生产中具有广泛的应用前景。

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最后,作者也提出了反应可能的机理,Cl4NHPI在碱性条件下失去质子,在阳极失去电子成为自由基,和底物反应后被过氧叔丁醇捕获,最后脱去叔丁醇得到烯酮化合物。

Phil S. Baran作为化学界的超级新星,发表高水平文章如探囊取物,轻而易举。但是更值得我们尊敬和学习的是,作为一个天才般的化学家,他还非常勤奋,能够从早期的文章中找到灵感,把非常低产率的反应做到极致,既能高产率,又能广泛应用,还能大规模制备且操作简便,具有可持续发展的特点

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