碳氫鍵直接官能團化的方法和策略為天然產物、藥物分子和材料的合成注入了新的活力,正在逐步改變著常規的合成思路。而其中烯丙位的氧化發揮了突出的作用,這主要是由于烯丙位的碳氫鍵作為SP3雜化碳氫鍵里的“軟柿子”相對比較容易活化,另一方面則是由于烯丙醇、烯酮結構的廣泛存在。
常規的烯丙位氧化的方法(化學親們,您知道幾種方法呢)絕大多數用了較為毒性的氧化劑如鉻氧化劑、硒氧化劑等,或者要用到昂貴的金屬如鈀、銠等,且都不能大量制備,不符合可持續發展的要求。
而Phil S. Baran研究團隊通過電化學的方法直接在烯丙位氧化出羰基。該方法可以實現100 g規模的大量制備,符合可持續發展的要求。
如圖1所示,烯丙位的氧化是非常基本的也是非常重要的化學轉化,在天然產物合成廣泛存在。事實上,通過電化學烯丙位氧化的例子也早有報道,只不過產率較低,但這證明了電化學直接烯丙位氧化的可能性。
作者通過條件篩選,找出了最佳反應條件:20mol% Cl4NHPI, 吡啶pyridine (2.0 equiv.),過氧叔丁醇t-BuOOH (1.5 equiv.),并用LiClO4作為支持電解質(0.1 M),丙酮作溶劑(6 ml permmol of substrate)在恒流條件下反應,作者也通過底物擴展,發現該反應具有非常廣泛的底物適用性,環狀及非環狀的烯烴、單萜類、倍半萜、二萜類、甾體類、三萜類都可以發生烯丙位直接氧化,并且可以實現100克級的大規模制備,其中的碳電極和試劑都非常廉價,反應操作也非常簡便,敞口體系就能反應,具有可持續發展的特點,在工業生產中具有廣泛的應用前景。
最后,作者也提出了反應可能的機理,Cl4NHPI在堿性條件下失去質子,在陽極失去電子成為自由基,和底物反應后被過氧叔丁醇捕獲,最后脫去叔丁醇得到烯酮化合物。
Phil S. Baran作為化學界的超級新星,發表高水平文章如探囊取物,輕而易舉。但是更值得我們尊敬和學習的是,作為一個天才般的化學家,他還非常勤奮,能夠從早期的文章中找到靈感,把非常低產率的反應做到極致,既能高產率,又能廣泛應用,還能大規模制備且操作簡便,具有可持續發展的特點
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