微精选

芳香酯作为一类重要的有机分子，广泛用于药物、香料及食品调味剂等行业，具有巨大的应用市场。采用酰基化法合成芳香酯，即通过酰氯等强吸电子酰化剂与亲核试剂的反应则表现出相当高的反应活性，是一种具有工业化应用前景的合成路径，且这种反应路径特别适用于合成具有空间位阻型结构的高价值芳香酯。基于此，酰氯的制备对芳香酯的合成至关重要。现有酰氯制备策略存在较为显著的局限性，需要在高温高压和使用剧毒腐蚀性氯化试剂的条件下才能获得，不仅产率低、选择性差，且工况恶劣，生产过程产生大量废水废气。因此，亟需开发绿色高效的酰氯制备方法以满足酯类行业发展的需求。

基于此，浙江工业大学郑华均课题组提出了一种级联反应路径：通过电化学氧还原反应（ORR）耦合脱氯转化三氯甲基化合物形成酰氯，再经化学酰化反应合成芳香酯。在氧气饱和的甲醇溶液中，采用活化银电极对2-氯-5-三氯甲基吡啶（TCMP）进行电化学还原，实现了6-氯烟酸甲酯（MCN）的合成。相关研究成果于近期在线发表在《美国化学会志》杂志上（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.5c07666）。

该文为一系列芳香酯的高效合成提供了一种电-化学级联策略。

图1：芳香酯合成策略示意图。a) 芳香酯的应用和合成示意图。b) 酰氯合成一般策略。c) 本研究提出的电催化合成策略。（来源：J. Am. Chem. Soc.）

图2：MCN合成的设计与性能。a）电化学-化学级联系统在H型电解槽中的示意图。b）有无底物和O₂的LSV曲线。c）在不同条件下（包括改变溶剂和气氛）的TCMP转化率和产物分布。d）在0到-1.4V电位范围内，O₂和N₂存在时的TCMP转化率和产物分布。e）在O₂饱和条件下，有TCMP时的Ag_(a)电极的电位依赖Bode相位图。f）不同种类和浓度的电解质对MCN选择性的影响。g）稳定性测试。h）MCN生产的技术经济分析。（来源：J. Am. Chem. Soc.）

图3：反应机制探索。a）在-0.6V电位下，有TCMP在N₂中和无TCMP在O₂中的原位拉曼光谱。b）在O₂中，有TCMP的电位依赖原位拉曼光谱。c）在O₂中，有TCMP的电位依赖原位FTIR光谱，以及有无TCMP溶液的光谱对比。d+e）EPR光谱。f）飞秒瞬态吸收光谱。g）使用¹⁸O₂代替O₂的同位素标记结果。（来源：J. Am. Chem. Soc.）

图4：DFT计算和提出的机制。a）在Ag(111)上，不同氧中间体参与的CNC电合成的自由能图。b）使用O*作为参与氧中间体的ORR耦合脱氯级联化学反应的自由能比较。c）MCN生成机制。（来源：J. Am. Chem. Soc.）

图5：底物范围和在两电极流电解器中的电催化MCN生产。a）Ag_(a)电极上，三氯甲基化合物的ORR耦合脱氯级联化学反应的底物范围。b）流动电解槽示意图。c）在-5 mA cm^-2电催化下，流动电解槽中MCN的产率和选择性。d）长期电解循环结果。（来源：J. Am. Chem. Soc.）