电催化苄基C(sp~3)-H异硫氰化反应研究

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近十年来,人们对资源的高度重视使电化学蓬勃发展,因此将电化学和有机合成相结合成为了许多化学家考虑的方向。使用阴阳两极代替昂贵催化剂进行氧化还原反应,化合物通过电子的得失来进行结构的活化。这一方法解决了传统有机化学资源利用率低、操作繁琐、对环境危害大等问题,给惰性化合物不同位点的选择性反应带来了新思路。苄基化合物作为烷烃的一种因为与苯环相连而带有许多特殊的性质,但是一般使苄位碳氢键断裂的方法通常是加入大量的氧化剂,这一类方法并不符合绿色化学理念。并且苄位的官能团化反应经常要先进行预官能团化,很少能够直接通过碳氢断裂来反应。为解决这些问题,对苄位碳氢键的电催化活化引起化学家广泛关注。电催化是解决苄位C(sp~3)-H直接活化的重要策略,可以在无引导基团的条件下使用电子转移的方法断裂碳氢键。该方法减少了pka值的影响,使一些pka值较大的化合物也可以进行碳氢键的均裂来参与反应。异硫氰化合物虽然应用广泛,但是合成此类化合物的方法都是使用过量的有毒试剂催化。特别是对于苄基异硫氰酸酯而言,一般的异硫氰化反应更易于和苯环进行反应而不是苄基位,因为其位置的特殊性,这给选择性的进行异硫氰化带来了困难。基于以上原因,引发了我们对电催化苄位C(sp~3)-H异硫氰化的思考研究。选择性C(sp~3)-H异硫氰化代表了合成异硫氰酸酯衍生物的重要策略。我们在此研究了一种在无外部氧化剂条件下以具有高度化学选择性和位点选择性方式进行的电化学苄基异硫氰化反应。其具有高度化学选择性主要归因于苄基硫氰酸酯可以很容易在原位异构化为异硫氰酸酯。值得注意的是,该方法具有较高的官能团耐受性,适用于各种生物活性分子的后期功能化。本文中我们成功合成了33个带有吸电子、供电子、卤素等不同类型官能团的产物,其中成功得到了7个药物分子类似物,所合成化合物的结构均经~1H NMR、13C NMR以及HRMS进行表征。同时,通过各种控制实验提出了该反应可能的机理:在阳极苄位C(sp~3)-H失去两个电子碳氢键断裂生成了苄基阳离子,苄基阳离子和体系中的SCN阴离子相结合,得到中间体硫氰酸酯,然后硫氰酸酯中间体继续在阳极氧化进行异构化,转化成异硫氰化产物。
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