近日，江西科技师范大学化学学部有机功能分子江西省重点实验室肖强教授/程超智慧博士团队在《Organic Letters》发表题为“Electrochemical Nickel-Catalyzed Cross-Electrophile Coupling: A Sustainable Platform for C(sp3)–C(sp3)/C(sp2) Bond Construction”的研究成果。
C(sp3)–C(sp3)键的构建在药物合成、生物质转化及石油化工等领域具有重要意义，但至今仍是有机合成中的难点之一。传统策略如Wurtz反应和过渡金属催化偶联通常依赖于化学计量的还原剂或有机金属试剂，存在底物适用范围窄、官能团耐受性差等局限。电化学交叉亲电偶联（e-XEC）以电能替代传统还原剂，是一种有前景的绿色替代方案，然而现有e-XEC方法在环硫鎓盐参与的C(sp3)–S键断裂以及选择性C(sp3)–C(sp3)偶联方面仍面临诸多挑战。因此，开发高效且具有选择性的电化学镍催化体系具有重要的研究价值。
本文报道了一种电化学镍催化的交叉亲电偶联反应，通过有机卤化物与环硫鎓盐构建C(sp3)–C(sp3)/C(sp2)键。该方法以电为还原剂，具有高选择性和广泛的底物适用性，且官能团耐受性优异，可用于复杂分子的后期官能化。通过控制实验和DFT计算，提出可能机理：首先，Ni(II)经电还原生成低价的Ni(0)物种I。随后，Ni(0)物种还原烷基碘化物2生成烷基自由基III和Ni(I)物种II，或者与芳基碘化物发生氧化加成生成Ni (II)物种IV，再经电化学还原生成烷基/芳基Ni(I)物种V。 然后，Ni(I)物种V还原环硫鎓盐1生成Ni(II)物种IV和烷基自由基VI，并结合生成Ni(III)中间体VII。最后，Ni(III)物种经还原消除生成偶联产物，并再生Ni(I)物种完成循环。DFT计算表明，通过Ni(III)中间体的还原消除路径具有15.2 kcal·mol-1的能量优势，为反应选择性提供理论支持。
江西科技师范大学化学化工学院2024级研究生黄永菲为论文第一作者，肖强教授，程超智慧博士为共同通讯作者。本研究得到中国国家自然科学基金资助委员会(编号：22261019)、江西科技师范大学博士启动基金(编号：2023BSQD14))、有机功能分子江西省重点实验室(编号：2024SSY05141)的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6c03121
