武汉大学化学与分子科学学院有机化学研究所雷爱文

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武汉大学雷爱文Chem：电化学放氢气氧化交叉偶联

发展绿色和可持续发展的新方法是现代有机合成化学所追求的目标。在过去的十年中，得益于底物预官能团化步骤的避免，基于简单易得的C-H或X-H化合物的脱氢氧化交叉偶联反应，已经发展成为构建新化学键最为直接且有效的方法之一。


然而，应用两个C-H或X-H化合物构建一个新化学键，同时脱除H2通常是在热力学方面不利的过程，因此一般需要加入氧化剂作为牺牲试剂来驱动反应的进行。长期以来，电化学都被认为是一种环境友好的合成工具，并引起了合成化学家的持续兴趣。最近的研究表明，通过电化学阳极氧化和伴随的阴极质子还原可以实现两个C-H或X-H化合物的直接放氢其氧化交叉偶联反应。电化学为环境友好地构建碳碳和碳杂原子键提供了新的机会。


自2005年以来，武汉大学的雷爱文教授即致力于氧化交叉偶联反应研究，先后在Chem. Rev., Chem. Soc. Rev.和Acc. Chem. Res.等撰写以氧化交叉偶联反应为主题的综述性论文（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，雷爱文教授应邀在Cell Press旗下期刊Chem上在线发表关于电化学放氢气氧化交叉偶联的专题综述论文，系统总结了通过电化学方法实现两个C-H或X-H化合物的放氢气氧化交叉偶联构建碳碳和碳杂原子键的研究进展。

该论文分三个方面介绍了目前电化学氧化放氢气氧化交叉偶联的研究进展：两个C-H化合物的氧化交叉偶联构建碳碳键、C-H和X-H化合物的氧化交叉偶联构建碳杂键，和氧化环化构建杂环化合物。论文中，作者对目前所使用的不同电解方法、各类反应的反应机理以及反应的局限性进行了详细的讨论。


最后，作者总结了电化学放氢气氧化偶联的优点：


高原子经济性——在反应过程中不需要牺牲剂，释放的质子就可以被还原成氢气；


高官能团兼容性——电化学条件下可以兼容氨基、羟基、硫和炔基等容易被化学氧化剂氧化的活性官能团；


独特的反应选择性和反应效率——电化学条件可以实现电压和电流控制，即可以控制反应的氧化电势和氧化速度。那么反应过程中就可以选择性氧化某些底物，与使用化学氧化剂的反应相比，反应效率会得到明显的提高。


https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929417304291