氘（D）代標(biāo)記化合物在合成化學(xué)、材料化學(xué)以及藥物研發(fā)等領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用，傳統(tǒng)的C-H/C-D交換反應(yīng)通常使用貴金屬催化劑或強(qiáng)酸/強(qiáng)堿促進(jìn)劑，同時(shí)使用昂貴氘源，且氘原子引入的數(shù)目和位置難以控制，底物官能團(tuán)兼容性差。因此，發(fā)展基于非貴金屬催化劑和廉價(jià)氘源的氘代反應(yīng)策略實(shí)現(xiàn)氘代有機(jī)化學(xué)品的綠色、高效、可控合成具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，但目前仍具有很大的挑戰(zhàn)。
綠色可持續(xù)的催化策略聚焦科學(xué)前沿和國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展方向，是現(xiàn)代化工合成的重要目標(biāo)之一。電化學(xué)的有機(jī)轉(zhuǎn)化為合成化學(xué)的發(fā)展提供了一種綠色高效的方法，備受研究者的青睞。近日，天津大學(xué)的張兵教授課題組設(shè)計(jì)合成了自支撐生長(zhǎng)的銅納米線陣列作為陰極，以重水作為氘源，在室溫下通過(guò)有機(jī)鹵代物的脫鹵氘代反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了氘代化合物的可控、高效合成。該方法具有銅電極廉價(jià)、可批量制備、穩(wěn)定且易回收，氘源綠色安全、廉價(jià)易得等特點(diǎn)；同時(shí)，C-D鍵的形成特異性發(fā)生在C-X (X指鹵素原子)鍵上，D原子的數(shù)目和位置高度可控；通過(guò)機(jī)理研究他們提出了碳自由基和氘自由基交叉偶聯(lián)的機(jī)理，解釋了反應(yīng)的高選擇性。
該方法具有很好的底物普適性和官能團(tuán)兼容性，其它易于被還原的基團(tuán)，如C＝O、C＝C、C≡C、C≡N等都能很好的保留，且目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和氘代率大都在90%以上；該方法可實(shí)現(xiàn)C-H到C-D的一鍋兩步、原子經(jīng)濟(jì)性氘代合成；同時(shí)，對(duì)藥物不同位置的氘代體現(xiàn)了該電化學(xué)氘代方法的潛在應(yīng)用性。 在該項(xiàng)工作中，張兵教授課題組針對(duì)目前氘代合成中存在的諸多不足，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的納米材料催化劑，以電化學(xué)為手段，借助鹵代物的脫鹵反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了氘代分子的綠色、可控的合成，為氘代化學(xué)的發(fā)展和氘代藥物的研發(fā)等提供了借鑒。 論文信息： Electrocatalytic Deuteration of Halides with D2O as the Deuterium Source over a Copper Nanowire Arrays Cathode Cuibo Liu, Shuyan Han, Mengyang Li, Xiaodan Chong, Bin Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202009155 點(diǎn)擊左下角 “ 閱讀原文 ” ，可直達(dá)閱讀該論文原文。 《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie)創(chuàng)刊于1888年，是德國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（GDCh）的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作為化學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威期刊，《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》涵蓋了化學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，刊發(fā)包括新聞、綜述、觀點(diǎn)、通訊、研究論文等在內(nèi)的各種內(nèi)容。
