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苄位氧化能够将烷基芳烃转化为具有价值的含氧产物,是学术界和工业界一直积极探索的重要转化。例如,甲苯和对二甲苯在氧气条件下的催化氧化应用于工业上苯甲酸和对苯二甲酸的大规模生产。此外,通过相应甲苯的电化学氧化,能够实现4-甲氧基苯甲醛和4-叔丁基苯甲醛的千吨级制备。尽管通过C(sp3)-H氧化得到羰基化合物的方法取得了长足的进展,但选择性苄位氧化生成苄醇,尤其是以安全、经济的方式生产,仍然是一项艰巨的挑战。这是由于苄醇中C(sp3)–H的解离能低于起始芳烃,且两者具有相近的氧化电势,可能导致其进一步氧化成羰基化合物。 持续流动电合成相较于间歇式反应,具有更好的传质效果,无需添加电解质,且保留时间短,产物可以及时流出反应体系,减少产物的氧化分解。厦门大学的徐海超课题组一直致力于持续流动电合成装置创制和反应开发,本文中该团队利用持续流动电合成技术实现了苄位C(sp3)–H的高选择性单氧化反应,实现苄醇的高效、绿色合成。
该电化学方法底物范围十分广泛,能够兼容富电子到缺电子的各种烷基芳烃,并适用于1°, 2°和 3°的苄位C(sp3)–H键。该反应通过20台电解池并联的方式,在4 h内连续不断电解实现了115 g醇产物的放大。同时无需添加催化剂,化学氧化剂及支持电解质,不仅为反应的放大分离提供便利,且给出了高效且经济的方法将烷基芳烃转化为高附加值的苄醇。 此外,该电化学苄位C-H氧化方法还展示了对底物的高位点选择性,不仅适用于含有多个可能发生官能团化反应位点的底物,甚至是含有多个苄位的底物也适用。一般情况下,该反应有利于在最富电子及空间位阻小的苄位上发生氧化。由于温和的反应条件,也能实现天然产物及药物分子的高选择性后期氧化修饰。 机理实验表明电解产生的三氟醋酸酯中间体具有较高的氧化电位,是避免后续进一步氧化的关键。同时苄位C(sp )–H的断裂是通过逐步的电子/质子转移过程实现的,而不是氢原子转移过程,这是该电化学方法具有高位点选择性的原因。 利用持续流动电合成技术,徐海超教授团队实现了高效且位点选择性的苄位C(sp3)–H单氧化反应,提供了一种实用的方法从烷基芳烃制备苄醇。该工作为苄醇类化合物的合成提供了一种高效简便的策略。 论文信息 Continuous Flow Electrochemistry Enables Practical and Site-Selective C−H Oxidation Tian-Sheng Chen, Hao Long, Yuxing Gao, Hai-Chao Xu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202310138



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