概述
该研究主要报道了两种不同亲核试剂的重氮化合物电化学氧化双官能化。在无金属和无外部氧化剂的条件下，该方法可以合成通过传统方法难以合成的一系列结构多样化的含杂原子化合物（如高价值烷氧基取代的苯硫代乙酸酯、α-硫代、α-氨基酸衍生物以及α-氨基、β-氨基酸衍生物）。此外，该方法还表现出温和的反应条件、优异的官能团耐受性和良好的大规模合成效率。
重氮化合物的反应模型
图文导读
首先，作者以4-氟硫代苯酚1（自由基源）、重氮乙酸乙酯2与甲醇3（亲核试剂）作为模型底物，进行了相关反应条件的筛选。在一体化电池中，以10 mA恒流下使用碳棒作为阳极，铂板作为阴极，反应选择性地获得了所需的2-((4-氟苯基)硫代)−2-甲氧基乙酸乙酯（4），分离产率为70%。使用碳棒作为阴极或石墨毡作为阳极导致产量降低。向反应中添加NaOAc或HOAc对产物形成有负面影响。反应电流的增加或减少略微降低了产物收率。进一步的研究表明，该反应在室温下是可行的,反应在空气气氛中顺利进行，这突出了该方法的效用。
在获得上述最佳反应条件后，作者对底物范围进行了扩展（见图2）。首先，一系列不同电性取代的苯硫酚以及萘硫酚，均可顺利进行反应，获得相应的产物4-19，收率为40-82%。其次，一系列醇、吡唑、羧酸和卤素衍生的亲核试剂，也与体系兼容，获得相应的产物20-39，收率为30-70%。此外，许多不同取代的重氮化合物，也能够顺利进行反应，获得相应的产物40-50，收率为50-87%。值得注意的是，该策略还可用于一些天然产物（如薄荷醇和美研醇）的后期衍生化，获得相应的产物49-50，收率为61-62%。
为了进一步扩大反应的底物范围，作者设想使用碳自由基代替上述的硫自由基（见图3）。研究表明，一系列N,N-二取代苯胺衍生物，经过条件筛选，均可顺利进行反应，获得相应的β-氨基酸衍生物51-56，收率为50-73%。
作者还对反应的实用性进行了研究（见图4a-4c）。首先，2-巯基苯甲醇与2在标准条件下进行环化反应，可以21%的收率得到化合物57。同样，2-巯基苯甲酸还可与2在标准条件下进行环化反应，可以30%的收率得到化合物58（见图4a）。其次，4中的酯基在NaOH/EtOH条件下可进行水解反应，可以75%的收率得到羧酸衍生物59。4中的酯基还可在LiAlH4条件下进行还原反应，可以80%的收率得到醇衍生物60。54可与吗啉在K2CO3条件下进行取代反应，可以50%的收率得到化合物61。54可与NaN3在DMF溶剂中进行叠氮化反应，可以62%的收率得到叠氮化合物62（见图4b）。此外，以苯硫酚、重氮乙酸乙酯与醇为底物，可直接合成一种合成β-内酰胺化合物的关键中间体M，收率为55%，避免了原始合成策略中路线过长、收率偏低等问题（见图4c）。
同时，作者还对反应机理进行了进一步的研究（见图4d-4f）。自由基抑制实验表明，电解经历了自由基过程（见图 4d）。EPR实验表明，以S-为中心的自由基被5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物（DMPO）迅速捕获，形成相对稳定的自由基（见图4e）。CV实验表明，4-氟硫代苯酚优先被氧化（见图4f）。
参考资料
Electrochemical oxidative difunctionalization of diazo compounds with two different nucleophiles. Nat. Commun. 2023, doi: 10.1038/s41467-023-37032-8
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