电化学合成与科研创新

科研的核心精神是什么？

创新、创新、创新！！！

如何创新？

这是一个重大课题。

不如看看Phil. S Baran的现身说法。

 Phil.S Baran，他是谁？ 

? 美国斯克利普斯研究所（Scripps）教授

? 美国科学院院院士，2017年

? 麦克阿瑟天才奖得主，2013年（MacArthur Fellowship）

? 主页：http://baranlab.org/

? 研究方向：有机合成

? 发表文章130多篇，其中11篇Nature，7篇Science

 Phil.S Baran为什么尝试电化学合成？ 

套用Phil. S Baran的原话，主流合成化学领域中尝试做电化学都是出于一种原因：绝望。

譬如：

• 单体之间的N-N键结成二聚合分子，只能用电化学方法合成

• 烯丙位氧化，CH弱键可以被氧化，但是所用催化剂量大，昂贵，不环保

• 产率低

  
  

如何突破传统合成的瓶颈？传统合成的研究从1840年发展到现在，要创新谈何容易？！那是否可以在方法创新？！电化学合成方法进入他的视线了。

 Phil. S Baran用电化学合成法同时上Nature和Science 

1. 《Nature》上发表的文章为：电化学方法氧化烯丙位碳氢键（C-H键）。（Scalable and sustainable electrochemical allylic C–H oxidation. Nature, DOI: 10.1038/nature17431）

2. 《Science》上发表的文章为：烷基-烷基交叉偶联的电化学方法（A general alkyl-alkyl cross-coupling enabled by redox-active esters and alkylzinc reagents. Science  2016, DOI: 10.1126/science.aaf6123

 电化学方法氧化烯丙位碳氢键（C-H键）框架解读

1. Nature文章电化学方法氧化烯丙位碳氢键的背景：

烯丙基的氧化是有机合成中的经典反应，传统方法需要借助高毒性的氧化试剂，如铬和硒；还有很昂贵的催化剂，如钯和铑，难以放大工业级别的合成，如下图1-a、b所示。这篇文章改用电化学氧化的方法，结果到底如何呢？

电化学烯丙位的氧化早在1968年就有报道，电化学氧化α-蒎烯（1），如下图1-C（2）所示，直到1985年才有个重大的提升，可以直接实现氧化，如图1-C（3），只是产率比较低，都在13%-24%之间。

第一步：选择合适的电极

Phil. S Baran实验室未采用昂贵的金/铂电话，改而采用比较经济的，惰性也非常好的石墨电极和网状玻碳电极（RVC电极）。但是石墨电极有一定的吸附作用，回收率偏低。而RVC电极表现出更稳定的反应性能。

第二步：筛选最佳的反应媒介和共氧化物，如Fig.2所示 

 从“电化学方法氧化烯丙位碳氢键（C-H键）”中看到的社会价值 

1. 更经济、环保：从昂贵、有毒金属催化剂到经济、环保“电”催化的转变

2. C-H氧化批量生产药物/化学品：从不可能变成可能

3.  电化学合成方式或可创造一个全新的合成世界！

这还不是尾声，Phil. S Baran还有更大壮举：

虽然发表了Nature，也带来了巨大的社会价值，但是实验中还有小小遗憾。当时做C-H氧化电化学合成设备，全部都是自行搭建，恒电位仪、电极、反应管、电极固定夹、数据分析和记录器等等10多项产品，即便专业人员也需要耗费超40min的时间才可以完成搭建，且合成反应的重现性很差。他能否弥补这份遗憾？

2017年8月22日，美国秋季化学会上，Phil. S Baran带给大家更多的惊喜：一份对电化学合成不一样的解读 + 一个全球标准化的电化学合成仪“ElectraSyn 2.0”。点击视频，了解更多关于美国秋季发布会现场情况。

Phil.S Baran 发布会现场