光電化學(xué)催化的對(duì)映選擇性脫羧氰化反應(yīng)方法學(xué)研究

正文目前，有機(jī)合成化學(xué)家已經(jīng)成功設(shè)計(jì)出多種不同類(lèi)型的脫羧反應(yīng)策略。然而，對(duì)于羧酸分子參與的不對(duì)稱(chēng)脫羧反應(yīng)方法學(xué)，目前卻較少有相關(guān)的研究報(bào)道。這里，受到近年來(lái)對(duì)于采用NHPI(N-hydroxyphthalimide)酯參與的氧化還原中性

(redoxneutral)或還原不對(duì)稱(chēng)脫羧反應(yīng)方法學(xué)[7]-[8](Figure1A)、NHPI酯參與的對(duì)映選擇性光催化脫羧氰化方法學(xué)[9]

(Figure1B)、分子光電催化

(photoelectrocatalytic)或電光催化

(electrophotocatalysis)、光電催化的對(duì)映選擇性芐基C-H氰化反應(yīng)方法學(xué)[12]、光電催化條件下，通過(guò)雜環(huán)芳香分子參與的脫羧烷基化反應(yīng)方法學(xué)相關(guān)研究報(bào)道的啟發(fā)，廈門(mén)大學(xué)與鄭州大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出一種全新的光電化學(xué)催化條件下，通過(guò)羧酸衍生物參與的對(duì)映選擇性脫羧氰化反應(yīng)方法學(xué)

(Figure1C)。首先，作者采用羧酸衍生物1作為模型底物，進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)條件的優(yōu)化篩選(Table1)。進(jìn)而確定最佳的反應(yīng)條件為：在無(wú)隔膜電解槽

(undividedcell，本實(shí)驗(yàn)中采用Schlenk

瓶代替)中，采用Ce(OTf)3與Cu(acac)2作為催化劑前體，L1作為手性配體，TMSCN作為氰源，n-Bu4NCl作為支持電解質(zhì)，RVC

(reticulatedvitreouscarbon)作為陽(yáng)極，Pt作為陰極，在395

nmLED輻射條件下，控制電流為2mA，

MeCN/TFE/DCE(3:1:1

v/v/v)作為反應(yīng)溶劑，反應(yīng)溫度為33

oC，最終獲得98%收率的手性產(chǎn)物2

(86%ee)。在上述的最佳反應(yīng)條件下，作者對(duì)一系列羧酸底物(Figure2)的應(yīng)用范圍進(jìn)行深入研究。之后，該小組通過(guò)克級(jí)規(guī)模實(shí)驗(yàn)的研究，進(jìn)一步表明，這一全新的對(duì)映選擇性脫羧氰化策略具有潛在的合成應(yīng)用價(jià)值

(Figure3)。接下來(lái)，作者通過(guò)CV實(shí)驗(yàn)

(Figure4A)研究表明，與羧酸

(Ep/2

ox

=2.0VvsSCE)相比，CeCl6

3?

(Ep/2

ox

=0.43VvsSCE)

能夠在較低的電勢(shì)條件下發(fā)生氧化。因此，通過(guò)電化學(xué)與光氧化還原催化過(guò)程的結(jié)合，使脫羧的氧化脫羧過(guò)程能夠在更低的電極電勢(shì)條件

(與羧酸的直接陽(yáng)極氧化過(guò)程相比)下進(jìn)行。同時(shí)，作者通過(guò)芐基自由基中間體的捕獲實(shí)驗(yàn)

(Figure

4B)研究表明，Ce催化劑能夠促進(jìn)脫羧步驟的進(jìn)行，并形成相應(yīng)的芐基自由基；手性銅配合物能夠參與自由基氰化反應(yīng)過(guò)程。之后，該小組通過(guò)添加劑效應(yīng)

(Figure4C)

的相關(guān)研究表明，在上述的光電催化反應(yīng)過(guò)程中，并未產(chǎn)生相應(yīng)的氯自由基?；谏鲜龅膶?shí)驗(yàn)研究以及前期相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，作者提出如下合理的反應(yīng)機(jī)理

(Figure4D)?？偨Y(jié)廈門(mén)大學(xué)與鄭州大學(xué)課題組成功設(shè)計(jì)出一種全新的在光電化學(xué)催化條件下，通過(guò)羧酸衍生物參與的不對(duì)稱(chēng)脫羧氰化反應(yīng)方法學(xué)，進(jìn)而