1,2-噁嗪和苯并[c][1,2]噁嗪結(jié)構(gòu)單元作為一類(lèi)重要的氮氧雜環(huán)，是一些天然產(chǎn)物和藥物的核心骨架。此外，該類(lèi)雜環(huán)可通過(guò)氮氧鍵斷裂，得到重要的δ-氨基醇類(lèi)化合物。不同于1,2-噁嗪可以通過(guò)亞硝基化合物和親雙烯體通過(guò)D-A反應(yīng)方便地構(gòu)建，苯并[c][1,2]噁嗪的合成仍缺少高效便捷的合成策略。近日，蘭州大學(xué)功能有機(jī)分子化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韓丙教授課題組在前期氮氧自由基研究工作的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)羥肟酸在電化學(xué)氧化下產(chǎn)生的氮氧自由基在使用RVC為陽(yáng)極材料時(shí)，可以與苯乙烯等簡(jiǎn)單烯烴發(fā)生[4+2]環(huán)化來(lái)高效、綠色的構(gòu)建苯并[c][1,2]噁嗪骨架。此外，當(dāng)使用碳?xì)譃殛?yáng)極材料時(shí)，該氮氧自由基則與烯烴發(fā)生雙氧化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)調(diào)控的羥肟酸與烯烴的產(chǎn)物多樣性合成（圖1）。
該策略中[4+2]環(huán)化反應(yīng)具有很好的底物適用性，不僅適用于多種取代的羥肟酸，也適用于各類(lèi)取代的苯乙烯、降冰片烯、1,3-共軛烯烴以及吲哚衍生物，同時(shí)對(duì)甾體、萜類(lèi)、氨基酸以及多肽有很好的兼容性。該反應(yīng)還具有優(yōu)異的區(qū)域選擇性和立體專(zhuān)一性，并可用于含有苯并[c][1,2]噁嗪骨架的并環(huán)、稠環(huán)以及橋環(huán)的合成（圖2）。
此外，該策略中烯烴的雙氧化部分，除吲哚以外的代表性烯烴都能以良好的立體選擇性和中等到良好的產(chǎn)率得到相應(yīng)的雙氧化產(chǎn)物（圖3）。
在此基礎(chǔ)上，作者通過(guò)動(dòng)力學(xué)同位素實(shí)驗(yàn)、循環(huán)伏安、電子順磁共振和恒電位電解實(shí)驗(yàn)證實(shí)羥肟酸在電化學(xué)氧化下產(chǎn)生的氮氧自由基是反應(yīng)的關(guān)鍵中間體，[4+2]環(huán)化反應(yīng)和雙氧化反應(yīng)都經(jīng)歷了氮氧自由基與烯烴的自由基加成。該研究不僅發(fā)現(xiàn)了羥肟酸在有機(jī)合成中的一種新反應(yīng)活性并實(shí)現(xiàn)了其在有機(jī)電合成中的首次應(yīng)用，而且為電化學(xué)氧自由基觸發(fā)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)以及通過(guò)電極材料調(diào)諧產(chǎn)物選擇性提供了為數(shù)不多的實(shí)例。這一成果近期發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是蘭州大學(xué)博士研究生魏邦毅，共同一作為蘭州大學(xué)博士研究生謝棟泰。Electrochemically Tuned Oxidative [4+2] Annulation and Dioxygenation of Olefins with Hydroxamic AcidsBang-Yi Wei, Dong-Tai Xie, Sheng-Qiang Lai, Yu Jiang, Hong Fu, Dian Wei, Bing HanAngew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202012209
