An atom-efficient electrosynthesis strategy for organic halides

电合成 卤化 卤化物 催化作用 卤素 试剂 原子经济 化学 有机合成 均相催化 组合化学 电子转移 反应机理 有机化学 相转移催化剂 多相催化 无机化学 丙酮 电化学
作者
Yiwei Liu,Xiaoxia Chang,Bingjun Xu
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:78: 170-181 被引量:1
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(25)64796-6
摘要

Existing organic halide synthesis routes typically employ elemental halogens ( X 2 , X = Cl or Br), leading to low atom economy and significant environmental pollution. In this work, we developed an atom efficient electrosynthesis and separation strategy for halogenation reagents — N -chlorosuccinimide (NCS) and N -bromosuccinimide (NBS) — at high current densities. Faradic efficiency (FE) of 91.0% and 81.3% was achieved for NCS and NBS generation on RuO x /TiO 2 /Ti in a batch cell, respectively. Electrosynthesis of NCS likely involves both heterogeneous catalytic and homogeneous tandem pathways, while NBS is likely formed in a Langmuir-Hinshelwood mechanism with a proton-coupled electron transfer as the rate-determining step. A coupled continuous electrocatalytic synthesis and in situ separation setup was developed for the efficient production of NCS and NBS, which yielded 0.77 g of NCS in 12000 s and 0.81 g of NBS in 15000 s, both with relative purity exceeding 95%. The halogenation of acetone using NCS and NBS enabled gram-scale production of the key intermediate in organic synthesis, 1-halogenacetone, with over 95% recovery of succinimide. This study developed an atom-efficient electrochemical strategy for synthesizing high atom-efficiency halogenation reagents-NCS and NBS-at high current density, achieving 91.0% and 81.3% FE respectively. A continuous electrosynthesis system can produce garm-scale NCS and NBS with > 95% purity.
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