电化学氧化促进的碳氢键官能团化反应

With the energy and environmental problems become more and more serious, people have been aware of the use of synthetic methods of atom economy, to prevent pollution from the source of saving resources and energy. Electrochemical oxidation does not require the use of toxic and expensive oxidants. Thus the direct electrochemical oxidation of aromatic hydrocarbons and alkanes is an atom economy, green and efficient chemical synthesis method. However, the chemical selectivity of electrochemical oxidation is relatively poor, which cannot control the functionalization of single carbon-hydrogen bonds in the substrate. In order to solve this problem, we propose the use of metal catalysts to achieve site-selectivity in electrochemical systems. This research project will focus on the following reactions: 1) development of para-selective C–H functionalization of simple monosubstituted arenes; 2) development of remote site-selective C–H functionalization of simple alkanes.

随着能源、环境问题的日益严峻，人们已经意识到利用原子经济性的合成方法,从源头上防止污染的产生是节约资源和能源，有效保护生态环境的有效途径。由于电化学氧化反应中所用的氧化剂是电子，不需要使用有毒、昂贵、容易导致副产物的氧化剂，因此芳烃、烷烃的直接电化学氧化是一种原子经济性、绿色、高效的化学合成方法。然而，芳烃、烷烃的电化学氧化的化学选择性比较差，不能控制底物中单个碳氢键的官能团化。为了解决这个难题，我们设想在电化学体系中，使用金属催化剂来实现底物选择性的转化。本项目拟开展的研究工作将围绕电化学促进的金属催化反应，具体研究以下反应：1）电化学氧化促进的单取代芳烃的对位选择性官能团化反应；2）电化学氧化促进的简单烷烃底物的碳氢键选择性官能团化反应。

在电化学条件下，本项目实现了：过渡金属铜催化地C-H键胺化反应；以NH4Br为溴化试剂的铜催化8-氨基喹啉酰胺的电化学选择性溴化反应；铜和TEMPO催化下通过Shono氧化对环状叔胺的sp3碳氢键的对映选择性炔基化反应；钯催化芳基C-H键的烷基化反应，溴/氯化反应；铱催化烯基C-H键的官能团化环化反应；铑催化的丙烯酸酰胺与炔烃的发散式电化学环化反应；铑催化对映选择性C(sp2)–H与炔烃的环化反应；以及有机小分子等催化剂作用下的对映选择性氧化偶联反应。