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【今日化學(xué)前沿】超級(jí)新星Phil S. Baran再發(fā)Nature,通過電化學(xué)方法大規(guī)模烯丙位碳?xì)滏I氧化

來源:化學(xué)加      2016-04-25
導(dǎo)讀:今日,斯克里普斯(scripps)研究所的超級(jí)新星Phil S. Baran(師從超級(jí)大伽K. C. Nicolaou和E. J. Corey,獨(dú)立后發(fā)Nature, Science, JACS, Angew如探囊取物)在Nature上發(fā)文(doi:10.1038/nature17431),報(bào)道了他們通過電化學(xué)的方法直接在烯丙位氧化出羰基的方法。

碳?xì)滏I直接官能團(tuán)化的方法和策略為天然產(chǎn)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(guī)的合成思路。而其中烯丙位的氧化發(fā)揮了突出的作用,這主要是由于烯丙位的碳?xì)滏I作為SP3雜化碳?xì)滏I里的“軟柿子”相對(duì)比較容易活化,另一方面則是由于烯丙醇、烯酮結(jié)構(gòu)的廣泛存在。

常規(guī)的烯丙位氧化的方法(化學(xué)親們,您知道幾種方法呢)絕大多數(shù)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(xù)發(fā)展的要求。

而Phil S. Baran研究團(tuán)隊(duì)通過電化學(xué)的方法直接在烯丙位氧化出羰基。該方法可以實(shí)現(xiàn)100 g規(guī)模的大量制備,符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

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如圖1所示,烯丙位的氧化是非?;镜囊彩欠浅V匾幕瘜W(xué)轉(zhuǎn)化,在天然產(chǎn)物合成廣泛存在。事實(shí)上,通過電化學(xué)烯丙位氧化的例子也早有報(bào)道,只不過產(chǎn)率較低,但這證明了電化學(xué)直接烯丙位氧化的可能性。

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作者通過條件篩選,找出了最佳反應(yīng)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(zhì)(0.1 M),丙酮作溶劑(6 ml permmol of substrate)在恒流條件下反應(yīng),作者也通過底物擴(kuò)展,發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)具有非常廣泛的底物適用性,環(huán)狀及非環(huán)狀的烯烴、單萜類、倍半萜、二萜類、甾體類、三萜類都可以發(fā)生烯丙位直接氧化,并且可以實(shí)現(xiàn)100克級(jí)的大規(guī)模制備,其中的碳電極和試劑都非常廉價(jià),反應(yīng)操作也非常簡便,敞口體系就能反應(yīng),具有可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

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最后,作者也提出了反應(yīng)可能的機(jī)理,Cl4NHPI在堿性條件下失去質(zhì)子,在陽極失去電子成為自由基,和底物反應(yīng)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(xué)界的超級(jí)新星,發(fā)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(xué)習(xí)的是,作為一個(gè)天才般的化學(xué)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(chǎn)率的反應(yīng)做到極致,既能高產(chǎn)率,又能廣泛應(yīng)用,還能大規(guī)模制備且操作簡便,具有可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)

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