近日,南京中医药大学柳忠全课题组在Angew. Chem. Int. Ed.杂志发表了题为“Metal-free Electrochemical C-H Chlorination of Terminal Alkanes”的研究论文,报道了一种电化学和有机分子协同催化选择性氯化烷烃末端C-H键的新方法。作者通过设计有机分子催化剂的空腔尺寸来确保高区域选择性,使用廉价且易于重复使用的石墨毡电极、简单的电化学装置和温和的条件使反应即使在放大到公斤级生产时也能保持良好的效率。课题组硕士研究生王庆许为论文第一作者,柳忠全教授为通讯作者,该工作得到了国家自然科学基金以及南京中医药大学中药学一流学科项目的经费支持。
本世纪之初,J. A. Labinger 和 J. E. Bercaw 在《Nature》杂志上预言:C-H 活化策略终究会让我们更高效、更清洁地开发地球上的烷烃资源(Labinger, J. A., Bercaw, J. E. Nature2002, 417, 507)。无独有偶,Robert G. Bergman教授2007年在《Nature》杂志上撰写的“C-H Activation” 一文中开门见山地指出:C-H活化的这些反应能带来化学工业的革命 (Bergman, R. G. Nature 2007, 446, 391)。然而,几十年过去了,这些预言依然无法成真。尽管围绕C-H活化的研究如火如荼,然而真正兼顾高选择性并适用于工业化放大生产的方法却仍然空白。
针对这一长期以来悬而未决的挑战性难题,南京中医药大学柳忠全教授团队一直致力于运用有机自由基化学策略来解决惰性C-H键的选择性活化研究。经过近20年的努力,该团队结合电化学和有机小分子协同催化,发展了一系列方法,实现了烷烃不同位点的C-H键的选择性氯代。这些方法不仅具有高度的位点选择性,而且均能轻易地放大到公斤级生产。
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