对话化学界“瑜伽大师”—电化学反应器如何实现键合新突破？

在本文，德祥将带您一起探索电化学的魅力，揭秘Vapourtec流动合成仪中的离子电化学反应器。

这项创新反应器技术引领着有机卤化物交叉偶联领域，实现了Csp2-Csp3键合的突破。通过优化关键反应，预期产物收率达到81%！

背景

电化学作为与分子相互作用密切相关的方法之一，近年来受到广泛关注。有机卤化物交叉偶联的电化学途径，特别是Csp2-Csp3键合，对于拓展合成方法学、实现选择性和功能性、推动可持续化学发展以及在医药和材料科学中的应用具有重要的研究意义。

2017年，辉瑞公司提出了一种还原型交叉偶联反应，用于在批处理电化学系统中构建Csp2-Csp3键。电化学方案被用来还原镍催化剂（根据文献，将NiII还原为Ni0或将NiIII还原为NiII）。

图1：苯基碘化物和烷基碘化物之间的还原型交叉偶联反应

在下面为大家分享的实验案例中，利用Vapourtec Ion电化学反应器在连续流条件下对该反应进行了优化。

实验设置

所有实验都是使用配备R2C+泵模块以及新型离子电化学反应器的Vapourtec R系列进行的。

    图2：实验装置示意图

实验反应物

    配体2-氨基吡啶盐酸盐（L1）；

    烷基碘化物；

    NiCl2（DME）；

    NaI以及芳基碘化物。

实验准备

    1. 所有材料除了配体L1外，均从商业供应商购买。

    2. 试剂溶液的制备在一个被真空处理后的20ml瓶中进行，加入各类试剂后混合搅拌。

实验操作

    1. 工作电极使用碳电极作为阴极，锌电极作为阳极；

    2. 反应是在恒电流（0.02A）进行；

    3. 工作温度:30℃和50℃，实验样品通过泵送模块泵入盘管反应器，再通过离子电化学反应器进行反应。

    表1：反应条件与收率对比

实验结果

实验结果显示，当在室温下使用一定量的镍配合物和配体时，反应的产率仅为18%。而提高反应温度或者延长停留时间可以得到更高的产率。使用吡啶甲酰胺衍生物L1作为配体，可以得到最好的效果，产物产率最高可达81%。

温度，反应时间和配体的选择都是影响产率的关键因素。使用离子电化学反应器成功地进行了试剂的转化和产物的收集，通过优化实验条件，实现了较高的收率。整个实验过程轻松简便，极大提高实验效率。

Vapourtec Ion电化学反应器

Vapourtec推出与R和E系列流动化学系统兼容的Ion电化学反应器。这一创新设备利用流动微反应器提供的极大表面积与体积比，使得反应更加高效。Ion电化学反应器的多功能性使其成为研究者的理想选择：

    # 可加热或冷却（-10°C至100°C）

    # 可在高达5 bar的压力下工作（允许在溶剂沸点以上和气体混合物中工作）

    # 反应器体积可轻松调整，从0.15毫升到1.20毫升

    # Vapourtec提供20种不同的电极，同时还可以获取特殊电极。

离子电化学反应器控制器

Vapourtec流动合成仪的Ion电化学反应器为有机卤化物交叉偶联提供了一种前沿技术。通过这一创新反应器设备，化学家们能够更高效地构建Csp2-Csp3键合，开启全新的合成途径。

Vapourtec

英国Vapourtec是德祥科技旗下代理品牌之一。英国Vapourtec公司专业致力于研发和生产流动合成仪。目前在世界*制药公司中都有了Vapourtec的产品。其生产的R系列产品质量可靠、性能成熟，高效能模块系统可随您的流动化学生产能力的扩大而扩大，确保能满足您的业务发展需求。既能即刻发挥目前投资的效益，也能保障未来有足够大的选择地。

新型的E 系列操作界面清晰、简单、触摸屏操控，开机即用式、无需培训或少量培训即可上手使用。同时针对性的反应器提高对应反应的效率。产品包含了E系列和R系列流动合成仪、光化学反应器、离子电化学反应器等。

德祥科技

德祥集团成立于1992年，总部位于香港特别行政区。作为卓越的科学仪器供应商和服务商,德祥服务于大中华区和亚太地区，每年都为数以千计的客户提供全套解决方案。

公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。作为深耕科学仪器行业的供应商与服务商，德祥现已服务于政府、高校、科研、制药、检测、食品、医疗、工业、环保、石化以及商业实验室等众多领域。公司目前在亚太地区设有13个办事处和销售网点，3个维修中心和1个样机实验室。

2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度*代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为*的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每*都在使这个世界变得更美好！

参考文献：

[1] M. Yan, Y. Kawamata, and P. S. Baran, "Synthetic Organic Electrochemical Methods Since 2000: On the Verge of a Renaissance," Chem. Rev., vol. 117, no. 21, pp. 13230–13319, Nov. 2017.

[2] R. J. Perkins, D. J. Pedro, and E. C. Hansen, "Electrochemical Nickel Catalysis for Sp2-Sp3 Cross-Electrophile Coupling Reactions of Unactivated Alkyl Halides," Org. Lett., vol. 19, no. 14, pp. 3755–3758, Jul. 2017.

[3] M. Atobe, H. Tateno, and Y. Matsumura, "Applications of Flow Microreactors in Electrosynthetic Processes," Chem. Rev., vol. 118, no. 9, pp. 4541–4572, May 2018.

[4] E. C. Hansen, D. J. Pedro, A. C. Wotal, N. J. Gower, J. D. Nelson, S. Caron, and D. J. Weix, "New ligands for nickel catalysis from diverse pharmaceutical heterocycle libraries," Nat. Chem., vol. 8, p. 1126, Aug. 2016.