一、背景介紹

由于綠色和可持續合成的優勢，電化學已經受到學術界和工業界研究人員的廣泛關注。與傳統的有機反應不同，電化學轉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，因此高效構建烷基胺一直是有機化學家非常感興趣的課題。傳統制備烷基胺的方法是還原胺化、Buchwald-Hartwig胺化、Ullman型反應和Chan Lam胺化。然而，對于帶有特殊基團（芐基，三氟甲基，二氟甲基）反應難以發生，開發一種普適性的C(sp3)-N鍵構建方法仍然極具挑戰性。

二、實驗部分

南京大學王毅教授課題組長期致力于C(sp3)-N鍵結構的研究，并在該領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，王毅教授開發了一種活化醇和硝基芳烴的通用脫氧C-N偶聯反應。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性不匹配的問題。該方法與電化學連續流動技術的實用性在該報道中也得到了證明（Fig 1）。通過連續流微通道反應技術，能高效實現烷基胺合成的克級規模放大。產率無影響，具有潛在的工業應用前景。（PER-10連續流光電化學反應器（深圳市一正科技有限公司））

Fig. 1. 電化學構建烷基胺

首先，經過仔細的反應條件研究后，作者確立了肼基甲酸酯與對氰基硝基苯之間電化學偶聯反應的最佳條件。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，60 °C反應6 h，以高產率得到胺化產物。

Fig. 2. 烷基肼基甲酸酯與硝基苯的脫氧偶聯

隨后，在最優條件下作者對底物的適應范圍進行了考察，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物。此外，該電化學成對電解方法還可以應用于芐基、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

作者接下來對反應機理進行了研究，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的重要中間體（Figure 4c）。此外通過對反應攪拌速度探究發現，不攪拌的條件下，幾乎不反應，硝基苯還原為苯胺。產率隨轉速的提高而增加，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，也能產生烷基自由基，證明二茂鐵在該反應中起氧化介質的作用（Figure 4d）。

Fig. 4. 反應機理探究

三、結論

綜上，王毅教授開發了一種活化醇和硝基芳烴的通用脫氧胺化反應。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性不匹配的問題。該方法與電化學連續流動技術的實用性得到了證明。（PER-10連續流光電化學反應器（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 

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