电化学在药物合成中的应用.
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O 酰化 H3C O H3C O CH3 还原羧化
CH3 OH H3C O OH O 催化氢化 H3C O
CH3 OH O
（2）含氮化合物的还原 控制条件（电压、电流、溶剂和温 度等）可将硝基化合物的还原产物固定 在亚硝基、羟胺、氨基衍生物上，产率 都很高。
阴极 RNO2 RNO 还原 阴极 还原
目录 目录
电化学合成 光化学合成
相转移催化合成 总 结
电化学合成反应在药物合成中的应用
一、电化学合成 电化学合成（electrochemical synthesis） 是可以在温和条件下进行的对环境友好的洁净 合成，通过改变电极电位可以提高反应的选择 性、纯度和效率，电子转移和化学反应可以同 时进行。
小结：
电化学合成是一个与有机化学、电化学等 学科相关的新兴研究领域，近年来取得了长 足的发展。但由于它是一项涉及面广，又较 复杂的基础研究，迄今为止，电化学合成的 机理还不十分清楚，尤其关于分子层次的直 接信息很少，许多研究还只局限于单个反应 的优化和机理的探讨，有的反应产率也很不 理想。但是，作为一种新的合成方法，其操 作简便、快捷、反应清洁、环境友好以及电 场条件下许多独居的优异性能，正越来越受 到人们的关注。
2 4 2 2 2 4 3
Ni 电极
Pb电极
CN H2SO4-H2O,Fe2(SO4)3 Pb电 极 NH2
OH
H2O-EtOH-HCl Ni电 极
羰基的电化学还原在药物合成中应用很 多，例如利用化学法制备非甾体抗炎药萘普 生（naproxen）时，反应步骤多，产率低。
O H3C MeO Cl AlCl3 MeO O CH3 O NH , S MeO O O N
O HO NH2 S S O NH2 OH H2O/HCl Pb,阴 极 2 HO NH2 O SH
2、氧化反应 （1）双键化合物的氧化 在不同条件下，双键可氧化为羟基、 羰基、环氧基衍生物。
R R O OH
Ag ,Ph CO ON 2e a
R R
H2 , t P 2e
SO 4
R
R OH
Pt ,H
可以适用于电化学合成的反应包括官能团 的加成、取代、裂解、消除、氧化和还原等。
优点：
具有高的选择性，可用于定向选择性合成。
反应条件温和，多数在常温常压下进行，并 且可以通过电流和电压来控制。 三废少，无爆炸和火灾等危险。
可代替昂贵的还原剂和氧化剂缩短反应时间。
以对氨基苯酚的合成为例， 化学合成：
H N R OH
阴极 还原
RNH2
（3）还原加成反应
R R R R R + 2E +2e R R E
R HO R
ER
CH3 CH 3 CH3 CH3
H3C H3C
CH3 + CH3 R
O R
+
2H
+
阴极
NaOH/H2O N
镍，阴极
N H
(4)还原裂解反应 胱氨酸经过电解还原得半胱氨酸， 产率（99%）和电解效率都很高。
NO2 氯化 Cl 酰化 HO NO2 NO2 水解 NaO NH2 HO NO2
还原
电化学合成：
NO2 NH2
+ 4H+ + 4e
HO
对于一个优秀的电化学合成反应，应 该能够充分利用反应物和电能，尽可能 在高电流密度下操作（减少电解质投 资）。
二、电化学合成反应实例
1、还原反应 （1）羰基化合物的还原 随着反应条件的不同，羰基可被还 原成羟基和烷基。值得注意的是，同一反 H SO -H O, 应物，在不同的条件下，使用不同的电极， Fe (SO ) H O-EtOH-HCl 反应物可能会不同，如：
H2SO4 /H2O MeO O
OH
CH3OH MeO O
OMe
NaH/CH3I
CH3 OMe MeO O NaOH H+ MeO
CH3 OH O 拆分 MeO
CH3 OH O
若改用电化学合成法，在制备中第二步 还原羧化使用电解反应:该反应以DMF（二甲 基甲酰胺）为溶剂，维持电流密度1.0A/dm2， 室温下反应6h，产率85%远高于常规化学反应。
3、电化学不对称合成 电化学也可用于不对称合成，与一般合 成相比，电化学具有反应条件温和，易于控 制、手性试剂用量少、产物纯度较高、易于 分离等优点。如在乙酐中将肉桂酸衍生物电 解还原，得到了66%的非对映体过量。（当有 两个手性原子时，以（R,R）（R,S）为一组， （S,S）（S,R）为一组，一组非对映体的量 减去另一组非对映体的量的绝对值，然后除 H3C O O O O O 以二者之和，记为 d.e.）
N R O R'
ຫໍສະໝຸດ Baidu
e
(CH3CO)2O
* R
N
O R'
Michael加成是碳-碳不饱和键不对称合成 的一个有力工具，但需要加入NaH，使用电 化学方法将其改进，在电极上可以直接生成 活化的阴离子基，不需要再加入催化剂，使 反应条件变得温和，环境友好，同时缩短了 反应时间。Feroci等人用此法合成了咔唑-2酮，当R基为苯基时，化学产率为88%，同 时达到非对映体过量为98%。
O3 C Li 2 , Cu 4e
R R O O CH3
2S
O
4 ,H
g
2S
2e
O
4
R O
R
对芳香化合物而言，可以在芳香环上引进 羟基，或者将苯环氧化成醌。
O O CH3
HAc-Et3/HAc
2 H2 O 阳极 O
O
也可将芳香环的侧链烷基化为醇、醛（或酮） 以至于羧基：
(t-Bu) H2O-HAc-NaBF4 H3C C-CrO3 (t-Bu) HO O HO (t-Bu) H O （t-Bu）
O O O NH R1 + NO2 O e,TEAP,273K R1 NO2
Diels-Alder反应时有机合成中最有用 的方法之一，环加成产物可以得到几乎 100% d.e.,但是必须在底物上连接合适的 手性基团，这就增加了合成的难度和步骤。 而用电化学方法则可以一步完成，且产率 高。
O HO HO O CH3 + H2C CH3 H2C CH3 -2e O H3C O CH3 OH O CH3
CH3 OH H3C O OH O 催化氢化 H3C O
CH3 OH O
（2）含氮化合物的还原 控制条件（电压、电流、溶剂和温 度等）可将硝基化合物的还原产物固定 在亚硝基、羟胺、氨基衍生物上，产率 都很高。
阴极 RNO2 RNO 还原 阴极 还原
目录 目录
电化学合成 光化学合成
相转移催化合成 总 结
电化学合成反应在药物合成中的应用
一、电化学合成 电化学合成（electrochemical synthesis） 是可以在温和条件下进行的对环境友好的洁净 合成，通过改变电极电位可以提高反应的选择 性、纯度和效率，电子转移和化学反应可以同 时进行。
小结：
电化学合成是一个与有机化学、电化学等 学科相关的新兴研究领域，近年来取得了长 足的发展。但由于它是一项涉及面广，又较 复杂的基础研究，迄今为止，电化学合成的 机理还不十分清楚，尤其关于分子层次的直 接信息很少，许多研究还只局限于单个反应 的优化和机理的探讨，有的反应产率也很不 理想。但是，作为一种新的合成方法，其操 作简便、快捷、反应清洁、环境友好以及电 场条件下许多独居的优异性能，正越来越受 到人们的关注。
2 4 2 2 2 4 3
Ni 电极
Pb电极
CN H2SO4-H2O,Fe2(SO4)3 Pb电 极 NH2
OH
H2O-EtOH-HCl Ni电 极
羰基的电化学还原在药物合成中应用很 多，例如利用化学法制备非甾体抗炎药萘普 生（naproxen）时，反应步骤多，产率低。
O H3C MeO Cl AlCl3 MeO O CH3 O NH , S MeO O O N
O HO NH2 S S O NH2 OH H2O/HCl Pb,阴 极 2 HO NH2 O SH
2、氧化反应 （1）双键化合物的氧化 在不同条件下，双键可氧化为羟基、 羰基、环氧基衍生物。
R R O OH
Ag ,Ph CO ON 2e a
R R
H2 , t P 2e
SO 4
R
R OH
Pt ,H
可以适用于电化学合成的反应包括官能团 的加成、取代、裂解、消除、氧化和还原等。
优点：
具有高的选择性，可用于定向选择性合成。
反应条件温和，多数在常温常压下进行，并 且可以通过电流和电压来控制。 三废少，无爆炸和火灾等危险。
可代替昂贵的还原剂和氧化剂缩短反应时间。
以对氨基苯酚的合成为例， 化学合成：
H N R OH
阴极 还原
RNH2
（3）还原加成反应
R R R R R + 2E +2e R R E
R HO R
ER
CH3 CH 3 CH3 CH3
H3C H3C
CH3 + CH3 R
O R
+
2H
+
阴极
NaOH/H2O N
镍，阴极
N H
(4)还原裂解反应 胱氨酸经过电解还原得半胱氨酸， 产率（99%）和电解效率都很高。
NO2 氯化 Cl 酰化 HO NO2 NO2 水解 NaO NH2 HO NO2
还原
电化学合成：
NO2 NH2
+ 4H+ + 4e
HO
对于一个优秀的电化学合成反应，应 该能够充分利用反应物和电能，尽可能 在高电流密度下操作（减少电解质投 资）。
二、电化学合成反应实例
1、还原反应 （1）羰基化合物的还原 随着反应条件的不同，羰基可被还 原成羟基和烷基。值得注意的是，同一反 H SO -H O, 应物，在不同的条件下，使用不同的电极， Fe (SO ) H O-EtOH-HCl 反应物可能会不同，如：
H2SO4 /H2O MeO O
OH
CH3OH MeO O
OMe
NaH/CH3I
CH3 OMe MeO O NaOH H+ MeO
CH3 OH O 拆分 MeO
CH3 OH O
若改用电化学合成法，在制备中第二步 还原羧化使用电解反应:该反应以DMF（二甲 基甲酰胺）为溶剂，维持电流密度1.0A/dm2， 室温下反应6h，产率85%远高于常规化学反应。
3、电化学不对称合成 电化学也可用于不对称合成，与一般合 成相比，电化学具有反应条件温和，易于控 制、手性试剂用量少、产物纯度较高、易于 分离等优点。如在乙酐中将肉桂酸衍生物电 解还原，得到了66%的非对映体过量。（当有 两个手性原子时，以（R,R）（R,S）为一组， （S,S）（S,R）为一组，一组非对映体的量 减去另一组非对映体的量的绝对值，然后除 H3C O O O O O 以二者之和，记为 d.e.）
N R O R'
ຫໍສະໝຸດ Baidu
e
(CH3CO)2O
* R
N
O R'
Michael加成是碳-碳不饱和键不对称合成 的一个有力工具，但需要加入NaH，使用电 化学方法将其改进，在电极上可以直接生成 活化的阴离子基，不需要再加入催化剂，使 反应条件变得温和，环境友好，同时缩短了 反应时间。Feroci等人用此法合成了咔唑-2酮，当R基为苯基时，化学产率为88%，同 时达到非对映体过量为98%。
O3 C Li 2 , Cu 4e
R R O O CH3
2S
O
4 ,H
g
2S
2e
O
4
R O
R
对芳香化合物而言，可以在芳香环上引进 羟基，或者将苯环氧化成醌。
O O CH3
HAc-Et3/HAc
2 H2 O 阳极 O
O
也可将芳香环的侧链烷基化为醇、醛（或酮） 以至于羧基：
(t-Bu) H2O-HAc-NaBF4 H3C C-CrO3 (t-Bu) HO O HO (t-Bu) H O （t-Bu）
O O O NH R1 + NO2 O e,TEAP,273K R1 NO2
Diels-Alder反应时有机合成中最有用 的方法之一，环加成产物可以得到几乎 100% d.e.,但是必须在底物上连接合适的 手性基团，这就增加了合成的难度和步骤。 而用电化学方法则可以一步完成，且产率 高。
O HO HO O CH3 + H2C CH3 H2C CH3 -2e O H3C O CH3 OH O CH3