本文作者：杉杉

导读

近日，武汉大学雷爱文和陕西师范大学高子伟课题组在Green Chem.发表论文，通过电化学过程，实现了硫氰化烯胺酮（thiocyanatedenaminones）的高度立体选择性合成，涉及C-H键硫氰化（thiocyanation）以及乙烯基C-N键氨基转移（transamination）的过程。同时，各种芳基烯胺酮均与体系相容，以高达87％的收率获得所需的硫氰化烯胺酮化合物。值得注意的是，该反应无需外部氧化剂、电解质和过渡金属催化剂。此外，克级实验进一步证明了反应的实用性。相关成果发表于近期Green Chem.，其中武汉大学雷爱文教授及其课题组成员Lu Lijun和陕西师范大学高子伟教授为共同通讯作者。

Electrochemical oxidative thiocyanation and amination ofenaminones towards the synthesis of multi-substituted alkenes
Fangling Lu, Kan Zhang, Yanxiu Yao, Ying Yin, Jiafu Chen, Xinwei Zhang, Yin Wang, Lijun Lu,Ziwei Gao, Aiwen Lei
Green Chem. ASAP DOI:10.1039/D0GC03590D

正文

有机硫氰酸酯（thiocyanates）作为一类重要的骨架，广泛存在于药物和农用化学品中。此外，有机硫氰酸酯还作为通用的中间体，可用于合成各种具有价值的含硫化合物，如磺酸、硫杂环、硫醇、硫化物等。因此，构建有机硫氰酸酯的方法引起了化学家的广泛关注，如芳基硫醚的传统氰化（cyanation）方法和芳环上的亲核或亲电取代反应 ^[1]。近年来，涉及过渡金属催化^[2]、氧化剂氧化^[3]或光氧化还原催化^[4]的硫氰化反应已成为合成有机硫氰酸酯更为有效的策略。2019年，Wan课题组^[5]报道了可见光诱导烯胺酮的硫氰化。随后，Wu课题组^[6]以空气为终端氧化剂，实现了可见光促进被活化酮的氨基硫氰化。最近，Duan课题组^[7]使用烯胺酮、KSCN和NBS为底物，实现了溶剂控制的硫氰化反应。然而，此类反应存在一定的局限性，如有限的底物范围、必需的过渡金属催化剂或光催化剂等。

电化学氧化还原反应，作为一种高效且环保的方法。可使用廉价、可再生且本质安全的电子作为无质量试剂进行电合成，以活化有机分子以生成反应性中间体，符合绿色化学的需求。近些年来，电化学C-H硫氰化也取得一定的进展。如2010年，Becker课题组^[8]报道了芳族化合物的阳极硫氰化反应，随后，该课题组又实现了烯烃的两步阳极硫氰化法。此外，由于电解质是电解反应的基本元素，而在许多电化学反应中，辅助电解质仅用于导电，在反应后会浪费掉。因此，若能使用可充当电解质的底物，则符合原子经济性的特点。在此，本文将介绍一种在无金属、无外部氧化剂和无外部电解质的条件下，通过电化学阳极氧化从而高效构建硫氰化烯胺酮衍生物的方法。

首先，作者以(E)-3-(二甲基氨基)-1-苯基丙-2-烯-1-酮1a和硫氰酸铵2a作为模型底物，进行了相关反应条件的筛选（Table 1）。反应的最佳条件为：以CH₃CN/H₂O/HFIP作为混合溶剂，氮气保护下，在无隔膜的电解槽中以18 mA恒定电流持续反应4 h，即可获得84％收率的目标产物3a。

在获得上述最佳反应条件后，作者开始对烯胺酮底物1进行了扩展（Scheme 1）。反应结果表明，苯环上的取代基，不受电子效应和定位效应的影响，均可获得相应的产物3a–3q。值得注意的是，具有卤素取代基的底物（3g–3m），同样与体系兼容，为进一步功能化提供了多种可能。此外，杂环和多环芳烃均以50-75％的收率获得相应的产物3r–3v。然而，对于其它N, N-二取代的烯胺酮在标准反应条件下未能进行反应，如2w和2x。

随后，为了进一步证明反应的实用性，作者进行了克级实验（Scheme 2）。反应结果表明，1a与2a可顺利进行反应，获得62％收率的目标产物3a。

为了进一步了解反应的机理，作者进行了相关的对照实验（Scheme 3）。当在标准条件下加入1,1-二苯乙烯（DPE）时，仅获得25％收率的硫氰化烯胺酮，同时通过GC-MS检测到DPE-SCN加合物。这些结果表明，反应可能经历了自由基途径，硫氰基自由基中间体可能参与了转化。其次，当使用KSCN代替NH₄SCN时，未观察到所需的产物，表明产物的氨基源自NH₄SCN。此外，通过对两种标准底物1a和2a的循环伏安（CV）实验表明，在1.59 V处观察到1a的氧化峰，在1.49 V处观察到2a的氧化峰，表明2a在阳极优先被氧化（Scheme 4）。

根据上述的实验和相关文献的查阅^[5,6,9]，作者提出了一种可能的反应机理（Scheme 5）。首先，SCN^–被阳极氧化为硫氰酸自由基，然后快速二聚生成二硫键。然后，将硫氰酸自由基加到C=C双键上，生成中间体INT-1，经单电子阳极氧化，形成阳离子中间体INT-2，再被NH₃亲核进攻，从而生成相应的中间体INT-3。最后，中间体INT-3经N,N-二甲基胺和质子的消除，得到所需的产物3a。此外，在阴极处，铵离子可被还原产生氨气和氢气。

总结

武汉大学雷爱文和陕西师范大学高子伟课题组报道了，一种高效且具有高度立体选择性的电化学策略，成功构建硫氰化烯胺酮衍生物。同时，该反应具有广泛的底物范围、良好的官能团耐受性、反应条件温和等特点。值得注意的是，该反应无需使用额外的金属催化剂、外部氧化剂以及电解质（底物NH₄SCN可充当）。

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