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将羰基化合物转化为α,β-不饱和羰基化合物是一类重要的有机反应。传统的合成策略是先将羰基的α-位官能团化，然后利用消除反应得到目标双键。在各种羰基化合物中，酮羰基的不饱和化尤其重要，所以相关研究也最多。1978年，日本京都大学的Saegusa和Ito课题组发现当把酮转化为烯醇硅醚后，在当量钯氧化剂的作用下，烯醇硅醚可以转化为不饱和烯酮。考虑到钯催化剂价格昂贵，化学家随后发展了一系列助氧化剂（如O2、醌、[Cu]）来降低钯催化剂的用量。除了Saegusa-Ito反应，另外一个重要反应是利用IBX高价碘氧化剂来实现羰基化合物的不饱和化。近年来，耶鲁大学的Newhouse课题组和芝加哥大学的董广彬课题组分别利用钯和铜催化剂实现羰基化合物的不饱和化。和Saegusa-Ito反应相比，这些报道并不需要额外制备烯醇醚前体（图1a），并且底物范围可以扩展至腈、酯、内酯和内酰胺。除了这些化学氧化手段，日本京都大学的Shono课题组在1973年发现烯醇乙酸乙酯可以在电化学氧化下转化为共轭烯酮，但是该反应的底物局限性较大，并不具有合成应用价值；随后，美国圣路易斯华盛顿大学（WUSTL）的Moeller课题组也利用电化学氧化实现共轭烯酮的合成（图1b）。

前不久，美国斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute，TSRI）的Phil S. Baran教授课题组系统地介绍了羰基化合物不饱和化反应的历史演变过程，并详细讨论了该领域在过去五年里发展的各种金属催化及无金属催化反应（ACS Catal., 2021, 11, 883-892，点击阅读详细）。近日，他们利用电化学氧化实现了羰基化合物的不饱和化，且无需任何金属和化学氧化剂。该反应不仅具有非常广泛的底物普适性，而且能够放大到100克规模（图1c）。相关研究近期发表在Nature Chemistry 上。

图1. 研究背景及该文工作。图片来源：Nat. Chem.

      首先，作者选择烯醇硅醚1为模板底物，在乙腈为反应溶剂、2,6-二甲基吡啶为共溶剂（体积分数为3.5%）、高氯酸锂为导电介质、石墨为导电电极的条件下反应1.5 h（图2），能以22%的收率得到目标产物2（entry 1）。随后，作者尝试了其它导电体系，但是效果反而更差（entries 2-6），当用NaSbF₆为导电介质时，反应效果最好（收率：30%，entry 7）。当把石墨电极换为RVC、Pt电极及Ni电极后，反应效果不太好（entries 8-11），证实了石墨电极对该反应至关重要。进一步的溶剂筛选证明乙腈是最优溶剂（entries 12-15）。当把2,6-二甲基吡啶换为2,4,6-三甲基吡啶后，反应效果更好（收率：45%，entry 16）。此外，改变2,4,6-三甲基吡啶的量也能进一步影响反应产率（entries 17-19），其中30%含量的效果最好（收率：70%）。当在空气中进行该反应时，反应产率稍微下降（65%，entry 20）；使用含有微量水的乙腈为溶剂时，反应收率也稍微下降（64%，entry 21）。进一步的对照实验表明无2,4,6-三甲基吡啶、NaSbF₆及电流通过时，该反应都不能进行（entries 22-24）。

为了证实反应机理的可行性，作者做了一些对照试验：当使用底物1在空气气氛下进行反应时，除了目标氧化产物2外，作者也观察到了9%的邻二酮副产物44，而在惰性气氛下进行反应时，副产物44的量降至4%，这些结果表明反应中可能存在自由基中间体43（图4c）；对于模板底物1，作者也研究了碱含量对反应产率的影响，结果表明反应产率随着碱含量的提高而增加，从而证明了反应中可能存在碱参与的质子转移过程（图4d）；当使用底物45和48在标准条件下进行反应时，作者观察到了产物47和50，从而证明了硅氧正离子或者磷氧正离子中间体46和49的存在（图4e）。在底物范围研究过程中，作者观察到对于含有烯基氢的底物（如酮、内酯、内酰胺），当烯基氢的化学位移处于4.6-5.1 ppm时，反应能够顺利进行；但是当化学位移低于4.6 ppm时，会导致二聚、水解等副反应；当化学位移高于5.1 ppm时，底物的反应活性极低（图4f）。这是因为底物具有高化学位移，表明其电子云密度相对较低，因此难以被氧化；而对于低化学位移底物，由于其电子云密度较高，所以其反应活性主要是体现为亲核性自由基而非亲电性自由基阳离子，这样就较难进行碱驱动的质子转移过程，而发生的是自由基二聚等副反应。