烯丙醇的有机催化不对称电化学合成表溴醇

《Chemical Science》：Organocatalytic asymmetric electrochemical synthesis of epibromohydrins from allylic alcoholsOpen Access

　　

光学活性的表溴醇代表了一类结构优势的手性砌块，然而其不对称合成仍然受限于对化学计量氧化剂和多步反应方案的依赖。研究人员报道了一种有机催化不对称电化学溴醚化反应，将烯丙基叔醇转化为这些高官能团化的骨架，仅需一步操作。通过将界面电合成与协同的手性相转移催化剂（PTC）和手性磷酸（CPA）抗衡阴离子框架相结合，电生成Br₂物种的高反应活性被严密调控，成功抑制了非选择性的外消旋背景路径。利用廉价的NaBr作为溴源，在DCM/H₂O双相体系中，一系列烯丙基叔醇被顺利转化为相应的溴代环氧化物，具有高产率和高对映选择性。控制实验和循环伏安法研究表明，立体控制对阳极溴化物生成与相转移介导捕获之间的平衡敏感。该策略是对传统化学氧化合成表溴醇方法的补充。

引言（Introduction）

光学活性的表卤代醇（epihalohydrins）是一类结构独特的优势手性砌块，其高张力的环氧环与卤素离去基团使它们在学术和工业领域被广泛用作合成β-肾上腺素受体拮抗剂、抗病毒药物及复杂活性天然产物的起始原料。然而，当前表卤代醇的不对称合成仍面临操作和环境挑战。传统方法依赖天然手性源（如D-甘露醇）的多步衍生化，或利用酶催化对外消旋卤代醇和环氧化物进行动力学拆分。近年来，小分子手性催化剂虽取得进展，例如通过烯丙基卤化物或烯丙醇衍生物的不对称环氧化再卤化来构建目标结构，但这些方法往往需要使用化学计量氧化剂，带来原子经济性差、废物生成和安全风险。有机电化学以电子作为“无痕”氧化还原试剂，能在温和条件下精准调控反应，但将电合成与不对称催化结合时，电生成的Br₂或Br⁺物种高反应活性易触发外消旋背景路径。为此，研究人员设想通过界面电合成结合手性相转移催化剂（PTC）和手性磷酸（CPA）抗衡阴离子体系，从烯丙基叔醇一步构建对映体富集的表溴醇（epibromohydrins）。

研究人员开展了有机催化不对称电化学溴醚化研究，以烯丙基叔醇为底物，在无隔膜电解池中通过阳极氧化廉价NaBr生成Br₂，利用PTC与手性磷酸根阴离子的协同作用调控其反应性，成功抑制了非选择性副反应，实现了表溴醇骨架的一步构建。该方法在DCM/H₂O双相体系中以高产率（最高85%）和高对映选择性（最高95% ee）获得多种溴代环氧化物，无需化学计量氧化剂，并与传统化学氧化方法互补。研究成果发表于《Chemical Science》。

关键技术方法主要包括：①无隔膜电解池中恒电流电解，铂片为阳极和阴极，电流2 mA，温度-15 °C；②手性磷酸（CPA-1）作为手性抗衡阴离子源，季铵盐（PTC-1）作为相转移催化剂，两者