武汉大学雷爱文团队：精准电还原策略用于自由基脱氟烷基化

由于偕二氟烯烃具有独特的化学性质, 其在材料、药物和合成化学中被广泛运用（图1a）。化学家已经开发了一些列新颖的偕二氟烯烃合成策略（图1b&1c），而利用绿色电化学方式合成偕二氟烯烃的报道有限。目前仍存在诸多挑战，例如：（1）如何避免α-三氟甲基烯烃先被还原发生其他反应；（2）如抑制氢化烷基化的副反应；（3）如何避免使用牺牲阳极；（4）如何优先还原更惰性的自由基前体（图1d）。

近期，武汉大学雷爱文团队报道了一种高效、环保的偕二氟烯烃合成方法。该过程根据底物的氧化还原电势，采用不同催化策略。对于比α-三氟甲基烯烃更容易被还原的自由基前体，在不加金属催化剂条件下直接利用阴极还原。另一方面，针对比α-三氟甲基烯烃更难被还原的自由基源，巧妙地使用了电化学镍催化策略。其中，零价镍作为关键中间体，稳定α-三氟甲基烯烃的同时，优先还原惰性自由基前体产生活性烷基自由基物种（图1f）。

图1  研究背景及实验设计

首先，作者通过对电极、过渡金属催化剂、溶剂以及添加剂的考察后，得到了最优条件。随后在该条件下，作者探索了α-三氟甲基烯烃和烷基碘代物、溴代物的底物适用性（图2）。进一步，作者对其他自由基源也进行了探索，并将其应用于放大反应中，产物还可以进一步衍生化为其他化学品（图3）。

图2  α-三氟甲基烯烃和烷基卤代物的底物拓展

图3  其他自由基源探索和克级反应及其产物的运用

作者还通过自由基捕获机理实验、EPR实验、CV测试和DFT理计算对反应机理进行了深入的探究。

相关成果近期在线发表于Science China Chemistry。武汉大学高等研究院博士生闫兴秀博士、博士后王盛淳为文章的共同第一作者，雷爱文教授、戚孝天教授和黄志良为通讯作者。详见：Xingxiu Yan, Shengchun Wang, Zhao Liu, Yujie Luo, Pengjie Wang, Wenyan Shi, Xiaotian Qi, Zhiliang Huang, Aiwen Lei. Precise Electro-Reduction of Alkyl Halides for Radical Defluorinative Alkylation. Sci. China Chem., 2022，DOI:10.1007/s11426-021-1210-y

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