Electrochemical N-Formylation of Amines: Mechanistic Insights and Sustainable Synthesis of Formamides via a Methylisocyanide Intermediate

甲酰胺类 化学 甲酰化 电化学 组合化学 甲酰胺 有机化学 催化作用 物理化学 电极
作者
Pim Broersen,Lars Wielhouwer,Gadi Rothenberg,Amanda C. Garcia
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.4c16725
摘要

Electrochemical methodologies offer a transformative approach to sustainable chemical synthesis by enabling precise, energy-efficient transformations. Here, we report the selective electrochemical N-formylation of methylamine using methanol as both reagent and solvent, facilitated by a simple glassy carbon electrode. Under optimized conditions, we achieve a faradaic efficiency (FE) of 34% for methylformamide synthesis in a neutral NaClO4 electrolyte. Mechanistic insights from in situ Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and complementary synthetic experiments reveal two distinct reaction pathways: the direct oxidation of a hemiaminal intermediate and a novel route involving the formation of methylisocyanide, which subsequently hydrates to yield methylformamide. The presence of methylisocyanide was confirmed through mass spectrometry analysis following a successful Ugi multicomponent reaction, demonstrating the ability to safely utilize reactive intermediates within an electrochemical framework. This work underscores the potential of electrosynthesis to unlock metal-free, sustainable pathways to produce value-added nitrogen-containing compounds, paving the way for greener approaches in chemical manufacturing and catalysis.
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