Electrochemical Oxygen Reduction Reaction-Coupled Dechlorination Promoting Acylation Reaction for Aromatic Ester Synthesis

化学 酰化 电化学 还原(数学) 氧还原反应 组合化学 有机化学 氧气 催化作用 电极 几何学 数学 物理化学
作者
Zhefei Zhao,Linlin Zhang,Minhao Chen,Ruopeng Yu,Runtao Jin,Fengjiao Jian,Shengyin Shui,Wenjie Yan,Yinghua Xu,Xinbiao Mao,Youqun Chu,Huajun Zheng
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (32): 29109-29118 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.5c07666
摘要

Aromatic ester compounds are one of the most versatile chemicals in many applications. Acylation reactions using acyl chlorides as building blocks are of great significance for their synthesis. However, novel and efficient strategies for acyl chlorides formation are limited. Here, we propose a cascaded route for aromatic ester synthesis via the oxygen reduction reaction (ORR)-coupled electrochemical dechlorination of trichloromethyl compounds, followed by the chemical acylation reaction. A selectivity of 93.2% and a yield of 92.5% for methyl 6-chloronicotinate (MCN) generation are obtained by electrochemical reduction of 2-chloro-5-trichloromethylpyridine over the activated Ag electrode in an O2-saturated methanol solution. Electrochemical in situ characterizations, femtosecond transient absorption spectra, isotope labeling, and theoretical calculations elucidate that the formation of 6-chloronicotinoyl chloride (CNC) is an important step, which is derived from the coupling of in situ generated reactive oxygen species by ORR with a dechlorination intermediate in the electrochemical process. The involvement of O2 alters the electrochemical reaction pathway from conventional hydrodechlorination to an oxygenation–dechlorination process, which is attributed to the preferentially occurring ORR rather than the hydrogen evolution reaction. Subsequently, the in situ generated CNC sparks a chemical acylation reaction with methanol for MCN synthesis. This work provides an efficient electrochemical–chemical cascade strategy for generating a series of aromatic esters, showing promising application potential.
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