近年来，电化学反应在有机合成中的应用受到了越来越多的关注。相比传统的化学还原方法，电化学方法具有更高的安全性和环保性。羧酸作为丰富且价格低廉的生物质来源，在有机合成中扮演了重要角色。然而，利用羧酸进行的去氧烷基化反应却面临着多种挑战，尤其是在需要高选择性和温和条件下进行反应时。这篇研究通过应用地球丰富的钛催化剂，大大提高了去氧还原过程的效率，为合成多样化的功能化烷基苯提供了一条新的路径。
传统的Friedel-Crafts烷基化方法虽然在构建碳-碳键方面被广泛应用，（图1a）但其低化学选择性和区域选择性的问题限制了其应用。尽管Friedel-Crafts酰基化与去氧还原的结合可以部分解决这些问题，但多步骤的操作和苛刻的还原条件仍然限制了其广泛应用。因此，开发一种使用羧酸作为电亲核试剂的去氧烷基化反应具有重要的研究意义。
图片来源：Nat. Commun.
本研究开发了一种高效且选择性良好的电化学去氧烷基化反应方法，该方法使用羧酸作为电亲核试剂，并以质子作为氢源。（图1c）具体而言，作者探讨了在非隔膜电解槽中，以钛催化剂Cp2TiCl2为预催化剂，通过电化学还原的方式，实现羧酸与（杂）芳烃的直接烷基化反应。研究团队对反应条件进行了优化，包括电极材料、溶剂、催化剂等参数，以确定最佳反应条件。此外，作者还通过NMR实验、自由基捕获实验和循环伏安法等手段，对反应机理进行了深入研究，揭示了去氧还原过程中关键中间体的生成路径。（图2）
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这项研究为有机合成提供了一种新的、有效的电化学方法，不仅能够高效地实现羧酸与（杂）芳烃的烷基化反应，而且操作简单，条件温和，具有广泛的底物适用性。相比传统的化学还原方法，电化学方法不需要使用高压氢气或化学还原剂，从而提高了反应的安全性和经济性。此外，本研究还展示了利用该方法进行氢同位素标记的潜力，为药物化学和分析化学提供了新的工具。通过应用电化学技术，本研究显著提高了羧酸在有机合成中的应用价值，特别是在合成多样化的烷基苯化合物方面。期待这一方法能够在未来的有机合成研究中得到广泛应用，进一步推动绿色化学的发展，并为新药研发和材料科学提供新的解决方案。
标题：Electroreductive alkylations of (hetero)arenes with carboxylic acids
作者：Bing Wang, Xianshuai Huang, Huihua Bi* & Jie Liu*
链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49355-1
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