銅ナノワイヤーアレイ陰極を用いた重水素源としてのD2Oを用いたハロゲン化物の電気触媒的重水素化反応

Electrocatalytic Deuteration of Halides with D2O as the Deuterium Source over a Copper Nanowire Arrays Cathode.

• Cuibo Liu
• Shuyan Han
• Mengyang Li
• Xiaodan Chong
• Bin Zhang

抄録

重水素化サイトと量を制御できる精密な重水素化反応が非常に望まれています。ここでは、重水(D 2 O)を重水素化試薬として用い、電気化学的にその場形成された銅ナノワイヤーアレイ(Cu NWAs)を陰極として用いた、簡便かつ効率的な重水素化ハロゲン化物の電気触媒的重水素化脱ハロゲン化反応を実証した。この無選択的脱重水素化には、炭素と重水素のフリーラジカルのクロスカップリングが関与している可能性がある。この方法は、C=C, C≡C, C=O, C=N, C≡N結合などの還元性官能基との相溶性が高く、優れた化学選択性を示した。このようなC-HからC-Dへの変換は、ワンポットハロゲン化-重水素脱ハロゲン化法により、高い収率と重水素比で達成することに成功した。活性の低い臭化物基質の効率的な脱重水素化、トップセラー医薬品への重水素の特異的導入、酸化剤を使用しない低エネルギーでの高付加価値化学品のペア陽極合成など、実用性の高さが明らかになった。

Precise deuterium incorporation with controllable deuterated sites and amount is extremely desirable. Here, a facile and efficient electrocatalytic deuterodehalogenation of halides using heavy water (D 2 O) as the deuteration reagent and electrochemical in situ formed copper nanowire arrays (Cu NWAs) as the cathode was demonstrated. A cross-coupling of carbon and deuterium free radicals might be involved for this ipso-selective deuteration. This method exhibited excellent chemoselectivity and high compatibility with the easily reducible functional groups such as C=C, C≡C, C=O, C=N, and C≡N bonds. The C-H to C-D transformations were successfully achieved with high yields and deuterium ratios through a one-pot halogenation-deuterodehalogenation process. Efficient deuteration of less-active bromide substrates, specific deuterium incorporation into top-selling pharmaceuticals, and oxidant-free paired anodic synthesis of high-value chemicals with low energy input highlighted the potential practicality.

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