近日,由我院2021级博士研究生余维洁在“电赋能物质转化:电化学烯烃双亲电芳基化”方面取得最新的研究成果,该工作在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.(德国应用化学)发表,江西师范大学国家单糖化学合成工程技术研究中心为第一完成单位和通讯单位,我院王涛教授与雷爱文特聘教授为本文的通讯作者。
多芳基乙烷类化合物在天然产物和药物分子中具有良好的药理活性。通过过渡金属催化烯烃双芳基化反应是合成该类化合物最重要途径之一。近年来,自由基参与的二芳基化引起了广泛关注,但一般局限于富电子的芳基前体,或者需要预先制备的芳基重氮盐。迄今为止,对于电性相同的两种不同芳烃的引入尚未报道,一方面需要控制芳烃源的选择性活化,另一方面需要控制区域选择性加成。针对以上科学问题,我们课题组发展了一种电化学接力还原策略,巧妙利用对苯二腈在反应中作为还原催化剂还原卤代芳烃和自由基耦合子,实现了无过渡金属参与下非活化烯烃的高区域选择性1,2-双亲电芳基化反应(图A-C)。
通过克级规模放大试验,验证了该反应的实用性,目标产物中的氰基能够相应转化为醛基,羰基,羧酸,酰胺,伯胺等基团。通过自由基终止实验,EPR研究分析,CV测试以及恒电压等实验,充分证明了苯基自由基存在,以及对苯二腈自由基阴离子具有还原卤代芳烃的特性。
通过DFT计算探讨了烯烃1,2-二芳基化反应中区域选择性的机理和来源,计算研究表明,对氰苯自由基阴离子与碘苯之间存在外球电子转移(OSET)过程能垒仅为6.0 kcal/mol,脱卤素形成的芳基自由基相对对氰苯自由基阴离子加成到烯烃具有更低的能垒,因此,能够得到高区域选择性的1,2-二芳基化产物。该部分由武汉大学高等研究院戚孝天教授团队完成。
总之,在电化学还原介导下,首次实现了非活化烯烃高区域选择性1,2-双亲电芳基化反应。该策略无需过渡金属参与以及导向基团协助,且对烯烃的多组分选择性双官能化反应提供有价值的参考。
Electroreduction Enables Regioselective 1,2-Diarylation of Alkenes with Two Electrophiles
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202219166