氯化碘一百多年前的启示成就了无需使用氯气的双氯化反应烯烃

▎学术经纬度/报告
古人云:古为今用，新为今用。这句话在《论语》中流传了几千年，在现实生活中仍然可以作为一句好话。在科学研究中，参考和深刻理解前人的工作，推陈出新，进一步优化和完善，取得更完美的成果，就是对这句话的很好诠释。
今天要介绍的作品可以追溯到一个多世纪以前。1886年，德国化学家康拉德·威尔格罗特设计了一种芳基碘试剂。这种高价碘试剂是由碘苯和氯气混合而成，可实现烯烃的1，2-二氯化。1，2-二氯结构单元存在于海洋和陆生生物的多种次生代谢产物中。发展烯烃的1，2-二氯反应对于完成相应代谢产物的合成和研究其生物活性具有重要意义。PhICl2是固体，代替氯参与反应更方便，也提高了实验的安全性。但是这种试剂对光和热非常敏感，在低温下只能存放比较短的时间，所以经常需要现在就准备。此时操作人员仍需提前用氯气制备PhICl2。此外，氯化过程需要使用化学计量的高价碘试剂，反应后会产生大量的碘苯等产物，造成原子经济性差。

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含有1，2-二氯结构单元的天然产物分子
【氯化碘一百多年前的启示成就了无需使用氯气的双氯化反应】德国明斯特大学的Ryan Gilmour教授设想用芳基碘化物作为有机分子催化剂，金属氯化物作为氯源，通过原位生成“ArICl2”实现烯烃的1，2-二氯化，同时减少芳基碘化物的用量，提高反应的原子经济性。受前人工作的启发，他们认为上述过程可以通过加入合适的氧化剂来促进I/I的催化循环来实现，最终在不使用氯作为氯化试剂的情况下完成非活性烯烃的双氯化，发表在《ACS Catalysis》上。

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基于碘/碘催化循环的烯烃1，2-二氯化反应
本文选用廉价易得的对碘甲苯作为有机分子催化剂，烯烃1作为模板底物。最后发现最佳反应条件为氯化试剂氯化铯、添加剂六氟异丙醇、氧化剂选择氟、溶剂二氯甲烷。烯烃的1，2-二氯化反应需要Cl+物种亲电加成C=C双键，而HFIP作为良好的氢键供体，可以有效活化反应中原位形成的“ArICl2”中间体，促进一个I-Cl键的极性反转，形成形式上的“Cl+”物种。他们还研究了一系列氧化剂。选择氟对反应的顺利进行有关键影响，可以选择性氧化对碘甲苯，而Cl-没有明显影响。

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1，2-二氯化反应条件的优化
这种1，2-二氯化反应对未活化的端烯烃和内烯烃都有很好的适用性，不同的敏感官能团如酯基和游离羟基/羧基在该反应体系中不会受到明显影响。此外，苯乙烯活化的烯烃也能顺利参与反应。

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基质应用范围的探讨
目前，作者正在尝试以手性对碘甲苯为催化剂实现烯烃的不对称1，2-二氯反应，相关研究已取得初步进展。这种不对称催化过程在以往的研究中鲜有报道，如果实现，将具有更重要的应用价值。

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烯烃1，2-二氯不对称催化的初步尝试
附言
做基础科学研究的人经常会被问到这样一个问题:你做什么有什么用？说到化学研究中的合成方法论，想必大多数化学研究者都深有感触。将毫克级的实验室反应扩展到克级的规模，有时需要重新优化反应条件；经过探索，建立了中等规模的反应条件，投入较大规模的车间后又出现了不适用的问题。虽然新的化学反应日益变化，但与以前的方法相比，反应条件和效率得到了改善。然而，面对放大合成的困境，在大多数情况下，人们在实际生产中仍然倾向于使用那些成熟的传统工艺。新方法总是停留在实验室阶段，似乎是一个“无用”的花瓶。