一、背景介紹

由于綠色和可持續(xù)合成的優(yōu)勢，電化學已經(jīng)受到學術(shù)界和工業(yè)界研究人員的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的有機反應(yīng)不同，電化學轉(zhuǎn)化使用電子和電子空穴作為試劑，而不是使用化學氧化劑或還原劑，顯著提高了原子經(jīng)濟性，減少了化石燃料的消耗。烷基胺類化合物是材料科學和藥物中最重要的有機化合物之一，因此高效構(gòu)建烷基胺一直是有機化學家非常感興趣的課題。傳統(tǒng)制備烷基胺的方法是還原胺化、Buchwald-Hartwig胺化、Ullman型反應(yīng)和Chan Lam胺化。然而，對于帶有特殊基團（芐基，三氟甲基，二氟甲基）反應(yīng)難以發(fā)生，開發(fā)一種普適性的C(sp3)-N鍵構(gòu)建方法仍然極具挑戰(zhàn)性。

二、實驗部分

南京大學王毅教授課題組長期致力于C(sp3)-N鍵結(jié)構(gòu)的研究，并在該領(lǐng)域取得了一系列研究進展(Sci. China Chem. 65, 678-685 (2022), ACS Catal. 12, 11071–11077 (2022), Green Chem. 25, 7084–709 (2023)). 最近，王毅教授開發(fā)了一種活化醇和硝基芳烴的通用脫氧C-N偶聯(lián)反應(yīng)。在電化學條件下，可以很容易地獲得具有α-CF3、α-CF2H和芐基取代基的烷基胺。通過成對電解解決了烷基和胺反應(yīng)性不匹配的問題。該方法與電化學連續(xù)流動技術(shù)的實用性在該報道中也得到了證明（Fig 1）。通過連續(xù)流微通道反應(yīng)技術(shù)，能高效實現(xiàn)烷基胺合成的克級規(guī)模放大。產(chǎn)率無影響，具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。（PER-10連續(xù)流光電化學反應(yīng)器（深圳市一正科技有限公司））

Fig. 1. 電化學構(gòu)建烷基胺

首先，經(jīng)過仔細的反應(yīng)條件研究后，作者確立了肼基甲酸酯與對氰基硝基苯之間電化學偶聯(lián)反應(yīng)的最佳條件。在 DMA溶劑中，以10 mA 恒流電解下，使用石墨碳作為陽極和陰極，20 mol%的二茂鐵作為添加劑，四丁基高氯酸銨作為電解質(zhì)，60 °C反應(yīng)6 h，以高產(chǎn)率得到胺化產(chǎn)物。

Fig. 2. 烷基肼基甲酸酯與硝基苯的脫氧偶聯(lián)

隨后，在最優(yōu)條件下作者對底物的適應(yīng)范圍進行了考察，該電解方案驗證了一系列一級、二級、三級烷基肼基甲酸酯（Figure 2）。隨后，作者拓展了不同取代基的α-三氟甲基烯烴。均能以中等至良好的收率得到目標產(chǎn)物。此外，該電化學成對電解方法還可以應(yīng)用于芐基、α-CF3、α-CF2H的烷基胺合成。對于帶有不同吸電子，給電子基團的的硝基苯及雜芳基硝基類化合物，反應(yīng)也能順利進行（Figure 3）。

Fig. 3. 肼基甲酸酯與不同硝基苯的脫氧偶聯(lián)

作者接下來對反應(yīng)機理進行了研究，自由基捕獲實驗成功檢測到烷基自由基（Figure 4b）。亞硝基苯被證明是該反應(yīng)的重要中間體（Figure 4c）。此外通過對反應(yīng)攪拌速度探究發(fā)現(xiàn)，不攪拌的條件下，幾乎不反應(yīng)，硝基苯還原為苯胺。產(chǎn)率隨轉(zhuǎn)速的提高而增加，在1000 rpm時最大（Figure 4d）。隨后，在不通電的情況下加入當量的三價鐵鹽代替電氧化肼基甲酸酯，也能產(chǎn)生烷基自由基，證明二茂鐵在該反應(yīng)中起氧化介質(zhì)的作用（Figure 4d）。

Fig. 4. 反應(yīng)機理探究

三、結(jié)論

綜上，王毅教授開發(fā)了一種活化醇和硝基芳烴的通用脫氧胺化反應(yīng)。在電化學條件下，可以很容易地獲得具有α-CF3、α-CF2H和芐基取代基的烷基胺。通過成對電解解決了烷基和氮源反應(yīng)性不匹配的問題。該方法與電化學連續(xù)流動技術(shù)的實用性得到了證明。（PER-10連續(xù)流光電化學反應(yīng)器（深圳市一正科技有限公司））

參考文獻：

Electrochemical deoxygenative amination of stabilized alkyl radicals from activated alcohols

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-50596-3 

產(chǎn)品鏈接：

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