贫电子芳烃在各种功能分子结构中广泛存在，实现其C-H官能团化也是有机合成中的研究热点。而近年来电化学有机合成以其绿色、廉价、高效等优点被广泛应用于各种化学键的构建中。通过电化学手段来实现贫电子芳烃的活化官能团化无疑是一个具有挑战性但是又比较绿色的成键方式。目前，一些富电子芳烃，例如吲哚，苯酚，苯胺等已经通过阳极氧化的方式实现了官能团化。而对于贫电子芳烃来说，由于氧化电势相对较高，很难通过阳极氧化的方式实现活化。

近日，武汉大学的雷爱文教授（点击查看介绍）及其团队通过阴极还原的方式实现了一系列贫电子芳烃的芳基化反应。首先作者选用喹喔啉和4-甲基苯基重氮盐作为模板底物对反应条件进行优化，发现采用三氟乙酸和乙腈作为共溶剂，恒电流10mA室温下，反应4.5小时就能得到比较高的产率。随后作者对该类反应的底物适用性进行了考察，发现大多数的苯基重氮盐都有不错的反应效果，杂芳环的重氮盐也能兼容。对于一些不同的贫电子含氮芳烃，例如取代的喹喔啉、喹喔啉酮、萘啶、吡嗪、异喹啉等，都有中等偏上的收率，值得一提的是1,3-二硝基苯也能得到产物，但是产率较低，主要是硝基发生了还原的副反应。同时反应也能够放大到克级，并在流动电解池中进行。此外，考虑到重氮盐的不稳定性，作者以苯胺作为起始原料，通过一锅两步法也实现了联芳烃的构建。

机理方面，在不加入重氮盐的情况下，作者检测到了喹喔啉的自偶联，说明喹喔啉在电化学条件下可以被活化。同时通过EPR实验检测到了喹喔啉自由基阴离子，循环伏安实验也表明喹喔啉和苯基重氮盐的还原电势比较低。此外，作者还做了控制阴极电势的恒电压实验，发现在相对较正的还原电势下，即使4-甲基苯基重氮盐发生了活化，也得不到产物，而随着电压的越来越负，产物才逐渐生成，这也说明产物的生成需要喹喔啉被还原活化。基于以上的机理实验，作者推测了可能的机理，即喹喔啉或者质子化的喹喔啉在阴极发生还原生成相应的自由基物种，同时4-甲基苯基重氮盐也发生还原生成苯基自由基，在酸性条件下发生自由基-自由基偶联，得到的中间体在阳极发生两次氧化芳构化就能得到产物。该工作表明，通过电化学阴极还原可以选择性的活化贫电子芳烃，为研究新的电化学成键模式和机理研究提供了方法思路。

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Electrochemical Arylation of Electron-Deficient Arenes through Reductive Activation

Pan Wang, Zhenlin Yang, Ziwei Wang, Chenyang Xu, Lei Huang, Shengchun Wang, Heng Zhang, Aiwen Lei

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201909600

导师介绍

雷爱文

https://www.x-mol.com/university/faculty/13557

（本稿件来自Wiley）