廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院徐海超課題組與程俊課題組合作，在有機(jī)電合成研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以“Site-selective electrooxidation of methylarenes to aromatic acetals”為題在線發(fā)表于《自然·通訊》(Nat. Commun. 2020, 11, 2706)。
醛可參與多種反應(yīng)，是用途最為廣泛的有機(jī)合成中間體之一。其中芳香醛已被用于合成精細(xì)化學(xué)品、營(yíng)養(yǎng)食品、功能材料和藥物等。由于甲基芳烴穩(wěn)定、易得，且易于處理，其芐位氧化是制備芳香醛的一種很有吸引力的策略。然而，由于醛易發(fā)生過(guò)度氧化且當(dāng)?shù)孜锖卸鄠€(gè)易氧化位點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)和區(qū)域選擇性仍不易控制，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜的甲基芳烴的選擇性氧化仍極具挑戰(zhàn)。此外，雜原子配位還易引起的催化劑毒化。以上兩個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致與醫(yī)藥相關(guān)的苯并雜環(huán)的芐位氧化仍難以實(shí)現(xiàn)。
徐海超課題組前期利用電化學(xué)促進(jìn)的環(huán)化反應(yīng)發(fā)展了系列苯并雜環(huán)的合成新方法（Acc. Chem. Res. 2019, 52, 3339）。在本工作中，他們利用電化學(xué)發(fā)展了位點(diǎn)選擇性氧化甲基苯并雜環(huán)合成芳香二甲基縮醛的方法。電解得到的芳香二甲基縮醛產(chǎn)物經(jīng)水解即得到芳香醛。
該電合成方法利用苯并雜環(huán)本身的電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)位點(diǎn)選擇性，而無(wú)需使用氧化試劑和金屬催化劑。該方法可用于苯并咪唑、苯并惡唑、苯并噻唑、氧化吲哚、吡啶并咪唑等多種重要環(huán)系的位點(diǎn)選擇性氧化，為發(fā)展位點(diǎn)選擇性C-H官能化反應(yīng)提供了新思路。通過(guò)與程俊課題組合作，利用理論計(jì)算分析了芳烴自由基陽(yáng)離子關(guān)鍵反應(yīng)中間體的LUMO和自然布局分析（NPA）電荷，并建立了反應(yīng)區(qū)域選擇性預(yù)測(cè)模型。該項(xiàng)研究實(shí)驗(yàn)部分主要由化學(xué)化工學(xué)院2017級(jí)博士生熊鵬（前期發(fā)表的一作論文包括：J. Am. Chem. Soc. [2018, 140, 16387; 2018, 140, 2460; 2017, 139, 2956], Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2226等）和已畢業(yè)的趙懷波博士共同完成，理論計(jì)算部分由程俊課題組范雪婷博士完成。劉占江、龍浩、揭亮華、徐品、吳正艦等學(xué)生參與了研究工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃納米科技重點(diǎn)專項(xiàng)（2016YFA0204100）、國(guó)家自然科學(xué)基金（21672178、21971213）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的資助。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16519-8來(lái)源 | 廈門大學(xué)
