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有机电化学合成,即又称之为有机电解合成,是电化学方法用于合成有机化合物,此过程把电子作为绿色试剂,通过电子的得失来实现有机化合物合成的一种新技术,它是一门涉及电化学、有机化学合成及化学工程与工艺等学科的交叉学科。主要用于研究有机化合物分子或用于催化的介质在“电极及溶液”的界面上实现电荷之间的相互传递,化学能与电能间的相互转化及断裂旧键,形成新键等的规律。
随着科学技术及绿色有机合成化学的发展,有机化学家们一直着力于研究使反应条件更加温和,反应更为高效,后处理更为简便,并且对环境无污染的合成方法。与传统的氧化还原剂相较,电子作为氧化还原剂具有独特优势,如环境友好,反应条件比较温和及后处理简便等诸多优势,所以电化学合成更符合绿色化学的需求。
本篇论文主要介绍并研究电化学氧化合成酮类,烯基砜类化合物的方法。本文主要包括两个部分,第一部分,主要综述了国外及国内有机电化学们的研究成果;第二部分,介绍了有机电化学合成酮类,烯基砜类化合物的方法。
首先,我们实现了亚甲基C-H键到羰基的转化,目前合成此类化合物方法一般都使用化学计量的金属催化剂或金属氧化剂或通过非金属催化氧化体系。虽然这些方法得到很好的收率,但是使用有毒、贵金属的催化剂,苛刻的反应条件,繁琐的后处理限制了它们在有机合成中的应用。然而,我们成功通过电化学的合成方法实现了绿色、高效的合成羰基化合物,并通过测试循环伏安曲线研究了此反应历程,并且通过电子顺磁共振(ESR)检测到了中间体自由基。
此外,我们使用四丁基碘化铵(Bu4NI)做为电解质,其碘离子在电化学条件下可循环等的特性,拓展了其在间接电化学合成中的应用。在此条件下,首先,磺酰肼在四丁基碘化铵催化和电化学氧化的条件下形成磺酰砜自由基中间体,然后生成的中间体自由基通过分子间自由基加成到芳香烯烃上,最终得到烯基砜类化合物。该反应收率好,反应条件温和,显示了该反应体系在工业应用中具有潜在的价值。
我们成功的将电化学合成和有机合成相结合发展了合成酮类、烯基砜类化合物的绿色合成方法,大量的电子作为氧化剂,底物适用性广,反应条件温和,收率好,具有非常实用的应用价值,从方法学上丰富了有机合成的研究方向。