今日Science：受锂离子电池化学启发，可扩展、安全的合成有机电还原

【引言】

由于安全性考虑和工业规模化的巨大困难，碱金属作为强还原性化学试剂的用途受到限制。典型的伯奇还原反应要求氨或其他挥发性胺作为溶剂，在低温下与自燃金属结合的反应很危险。在这种情况下，电化学还原是一种吸引人的选择。尽管如此，电化学还原受到无数不良副反应的阻碍，这些副反应通常会超过预期的反应活性，包括竞争性的质子还原、溶剂过度电解导致的电极钝化、由外来O₂引起的产率降低。但是受到锂离子电池技术的启发，团队开发了一套通用的电化学还原条件，并证明了其实用性、安全性、可扩展性和化学选择性。

【成果简介】

今日，在美国斯克里普斯研究所Byron K. Peters教授和Kevin X. Rodriguez教授团队（通讯作者）的带领下，与美国犹他大学、美国辉瑞全球研发中心、凯莱英生命科学技术(天津)有限公司和明尼苏达大学合作，展示了几十年来对锂离子电池材料、电解质和添加剂的研究如何为实现伯奇还原的实际可扩展的还原电合成条件提供灵感。具体来说，团队证明使用牺牲阳极材料（镁或铝），结合廉价，无毒，水溶性质子源（二甲基脲），以及受电池技术启发的过充电保护剂[三(吡咯烷基)磷酰胺]，可以进行大规模的药物相关结构单元的合成。团队还展示了相对于传统的电化学和化学溶解金属还原，官能团在这些条件下如何具有非常高水平的耐受性。最后，团队证明了相同的电化学条件可以应用于其他溶解金属型还原转化，包括McMurry偶联，还原酮脱氧和环氧化物开环。相关成果以题为“Scalable and safe synthetic organic electroreduction inspired by Li-ion battery chemistry”发表在了Science上。

 【图文导读】

图1 研究背景和反应发展

图2 苯乙醇电还原的实验和计算分析

图3 提出的电化学伯奇还原机理方案

图4 不同电化学伯奇还原反应的比较。

图5 各种其他反应中电化学还原的范围

文献链接：Scalable and safe synthetic organic electroreduction inspired by Li-ion battery chemistry
（Science，2019，DOI：10.1126/science.aav5606）

本文由材料人编辑部学术组木文韬翻译，材料牛整理编辑。

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