酚类衍生物在材料科学、合成化学和药物化学中有着广泛地应用，特别是对位官能团取代的酚类骨架存在于很多天然产物中。利用C-H/X-H交叉氧化偶联反应即可实现该类衍生物合成，具有原子经济性高、原料易得等优点，毫无疑问，对甲基酚类是最理想的合成前体，但是传统的氧化偶联反应需要使用大量的氧化剂，并且伴随着大量化学废弃物的产生，对环境造成危害。近年来，有机电化学作为一种新兴的合成方法受到广泛关注，其优势在于对环境友好、反应条件温和、原子经济性高等。
近日，ok138cn太阳集团529徐浩教授课题组使用两种溶剂体系成功地实现了对甲基酚的单/双烷基化反应的选择性调控，该策略有以下特点：1) 改变溶剂体系实现反应化学选择性调控；2) 底物适用范围广，能够实现C-C, C-O, C-N氧化偶联；3) 能够实现全碳季碳中心的构建；4) 反应无需电解质和催化剂。
图1. 选择性电氧化脱氢烷基化反应
通过一系列条件优化，最终发现在以Actetone/H2O作为溶剂时，α-吡啶酮与均三甲酚发生单烷基化反应，在最优反应条件下作者对底物的适用范围进行了考察。分别考察了多取代对甲基酚，不同取代基的α-杂芳环酮，N-和O-亲核试剂，1,3-二羰基化合物等，均能以中等到良好的产率得到酚类衍生物。以HFIP/H2O作溶剂时，α-吡啶酮与均三甲酚发生双烷基化反应，反应同样具有较好的底物普适性。
图2. 底物拓展
通过提高反应电流可进一步实现单取代产物的电氧化脱氢反应，高效、高选择性构建E式烯酮类化合物。同时利用该方法，能够合成苯并吡喃等天然产物的核心结构单元（图3）。
图3. 反应的后续转化与应用
最后，作者对反应机理进行了深入的研究，首先在两种溶剂体系中进行循环伏安的测试，都表明均三甲酚的氧化电势小于吡啶酮，证明均三甲酚优先在阳极发生电氧化，从而生成对亚甲基苯醌中间体36。通过自由基捕获和自由基钟实验，排除了该反应经历自由基偶联的机理。当用HFIP作溶剂时，作者分离到HFIP与均三甲酚脱氢偶联的产物21，该中间体的生成相当于稳定了对亚甲基苯醌，对双烷基化的发生起到至关重要的作用。此外，结合核磁跟踪实验和控制实验，作者提出了该反应可能的反应机理（图4）。
图4.可能的反应机理
该工作以ok138cn太阳集团529为唯一通讯单位发表在化学领域著名学术期刊Green Chemistry (IF = 10.182) 上。博士生何劲宇和硕士生钱伟烽为本论文第一作者，徐浩教授和朱翠菊副教授为通讯作者。
论文信息：
Jin-Yu He,‡ Wei-Feng Qian,‡ Yan-Zhao Wang, Chaochao Yao, Nana Wang, Huilin Liu, Bing Zhong, Cuiju Zhu* and Hao Xu*. Sustainable Electrochemical Dehydrogenative C(sp3)–H mono/di-Alkylations. Green Chemistry. 2022, doi：10.1039/d1gc04479f
论文链接：https://doi.org/10.1039/D1GC04479F
