磺內(nèi)酰胺是一類重要的雜環(huán)化合物，它們不僅是合成化學(xué)中重要的合成前體，還是許多藥物、農(nóng)用化學(xué)品和生物活性化合物中普遍存在的骨架。因此，發(fā)展合成磺內(nèi)酰胺的高效且實(shí)用方法受到廣泛關(guān)注。通常，磺酰胺類化合物經(jīng)分子內(nèi)交叉偶聯(lián)或串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)制備磺內(nèi)酰胺。但是，這些方法的原料通常需多步制備。近年來，研究人員報(bào)道了過渡金屬催化的C–H/X–H氧化環(huán)化反應(yīng)以制備磺內(nèi)酰胺的例子，然而此類反應(yīng)條件苛刻，需要化學(xué)計(jì)量的金屬氧化劑且會(huì)生成金屬副產(chǎn)物，這極大地限制了上述方法的廣泛應(yīng)用。因此，開發(fā)條件溫和，簡(jiǎn)單實(shí)用的磺內(nèi)酰胺合成方法是非常必要的。近日，武漢大學(xué)雷愛文教授課題組報(bào)道了首例過渡金屬催化磺酰胺與炔烴的電化學(xué)[4+2]環(huán)加成反應(yīng)（Scheme 1）。該方法利用鈷鹽作為金屬催化劑，在無隔膜電解槽里制備了一系列磺內(nèi)酰胺衍生物并釋放出氫氣。相關(guān)研究成果發(fā)表在Green Chemistry上（DOI: 10.1039/d0gc00289e）。
（來源：Green Chemistry）
起初，作者以4-甲基-N-(喹啉-8-基)苯磺酰胺（1）和苯乙炔（2）作為模型底物對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行研究（Table 1）。在無隔膜電解槽中，以乙醇和乙酸作為混合溶劑，在Co(OAc)2·4H2O和NaOAc存在下進(jìn)行電解時(shí)，底物1和2能以80%的分離收率得到[4+2]環(huán)化產(chǎn)物3（Table 1,entry 1）。對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，電源、鈷催化劑和NaOAc都是反應(yīng)的關(guān)鍵因素。
（來源：Green Chemistry）
在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，作者探討了該反應(yīng)的普適性（Table 2）。多種苯乙炔能以73%-81%得到相應(yīng)的環(huán)化產(chǎn)物3-9，且取代基的電性對(duì)收率影響不大。另外，烷基炔也與反應(yīng)體系兼容，以中等至高的收率得到產(chǎn)物10-19，且耐受多種活性官能團(tuán)（如烯基、炔基、酯基以及羥基等）。接著，作者考察了磺酰胺底物的適用范圍。不幸的是，僅電中性的底物能以高收率地形成環(huán)化產(chǎn)物20。隨后作者通過將反應(yīng)電流降低至3 mA或?qū)⒎磻?yīng)電流升至5 mA，使得富電子和缺電子的底物都應(yīng)以中等到高的產(chǎn)率轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物22-31。
（來源：Green Chemistry）
為證明該反應(yīng)的實(shí)用性和可擴(kuò)展性，作者進(jìn)行了4-甲基-N-(喹啉-8-基)苯磺酰胺（1）與苯基-乙炔（2）的克級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)最終以86%的收率得到1.72 g產(chǎn)物。
（來源：Green Chemistry）
基于控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果和以往文獻(xiàn)，作者提出了該電化學(xué)[4+2]環(huán)化反應(yīng)的可能機(jī)理（Scheme 5）。首先，Co(II)物種與底物1配位生成Co(II)配合物A，然后經(jīng)陽極和H2O2氧化生成Co(III)配合物B。隨后，在NaOAc作用下，Co(III)配合物B經(jīng)分子內(nèi)C–H活化形成環(huán)狀Co(III)的配合物C。接下來，苯乙炔2經(jīng)插入和還原消除形成環(huán)化產(chǎn)物3和Co(I)物種，其在陽極被氧化而再生成Co(II)物種。同時(shí)，O2在陰極被還原成超氧自由基陰離子（O2??），然后從EtOH中獲得氫原子，并從HOAc中獲得質(zhì)子，最終獲得H2O2。
（來源：Green Chemistry）
總結(jié)：作者首次實(shí)現(xiàn)了鈷催化磺酰胺與炔烴的電化學(xué)[4+2]環(huán)加成反應(yīng)。該反應(yīng)在無隔膜電解槽中利用陽極氧化來回收鈷催化劑，并且在無需金屬氧化劑的條件下，制備了一系列磺內(nèi)酰胺衍生物。
