浙江工业大学开发电化学级联合成芳香酯新方法

芳香酯作为一类重要的有机分子，广泛用于药物、香料及食品调味剂等行业，具有巨大的应用市场。采用酰基化法合成芳香酯，即通过酰氯等强吸电子酰化剂与亲核试剂的反应则表现出相当高的反应活性，最一种具有工业化应用前景的合成路径，且这种反应路径特别适用于合成具有空间位阻型结构的高价值芳香酯。基于此，酰氯的制备对芳香酯的合成至关重要。现有酰氯制备策略存在较为显著的局限性，需要在高温高压和使用剧毒腐蚀性氯化试剂的条件下才能获得，不仅产率低、选择性差，且工况恶劣，生产过程产生大量废水废气。因此，亟需开发绿色高效的酰氯制备方法以满足酯类行业发展的需求。

电化学合成技术是一种绿色高效的有机物合成策略。浙江工业大学化学工程学院郑华均教授团队20多年来一直从事有机电化学合成领域的研究，特别是在采用电还原脱氯加氢技术合成氯代吡啶类化合物的方面，完成了从基础研究到工程化应用的全链条创新。针对酰氯的绿色高效的电化学合成，团队设想将空气直接通入阴极反应室，在阴极反应过程引入了氧还原反应耦合氯代吡啶的脱氯反应，并通过创制电极让氧还原反应优先于析氢反应，实现脱氯-羰基化过程替代传统的加氢脱氯过程，获得脱氯加氧合成芳香酰氯。

鉴于此，郑华均教授团队通过近6年的深入研究，成功实现了以三氯甲基类化合物为底物的阴极电化学氧还原（ORR）耦合脱氯反应高效生成酰氯化合物，并在醇溶液中原位级联化学亲核反应生成一系列芳香酯化合物。以2-氯-5-三氯甲基吡啶底物为例，通过电化学原位表征、飞秒瞬态吸收光谱、同位素标记及理论计算阐明，6-氯烟酰氯是反应的关键中间产物，其形成源于电化学ORR过程原位生成的活性氧物种(ROSs)与电化学脱氯中间体的耦合作用，也就是通过氧气的引入使反应路径从常规脱氯-加氢反应转向脱氯-羰基化的反应机制。随后，原位生成的6-氯烟酰氯与电解溶液中的甲醇发生化学亲核反应生成最终产物6-氯烟酸甲酯。研究表明，以活化银电极为阴极的四丁基四氟硼酸铵甲醇溶液体系中，在通入空气后6-氯烟酸甲酯合成展现出93.2 %的高选择性、92.5 %的产率及优异的循环稳定性。此外，研究团队还评估了该反应路径的普适性：在含苯环、吡啶环类的多功能化底物中，选择与不同亲核试剂反应，都可以高效合成得到相应酯类产物。进一步研究团队流动电解槽的研究也显示，6-氯烟酸甲酯产率达91.6 %，选择性达94.9 %。在长达60小时的电催化实验的槽电压始终稳定在−2.2 V，6-氯烟酸甲酯生成速率达8.3 mg h^-1 cm^-2，四电子转移法拉第效率为48.5 %。因此，该合成策略具有较好优越性，得到了评审人的高度肯定，认为这一电化学-化学反应级联反应路径为合成高价值的系列芳香酯提供了绿色高效的方法，呈现出较好的工业化应用前景。

电化学氧还原（ORR）耦合脱氯反应的性能及机理

反应过程的原位表征及同位素示踪

DFT理论计算

苯环及吡啶类底物的扩展及流动槽放大稳定性试验

该成果以“Electrochemical ORR-coupled Dechlorination Promoting Acylation Reaction for Aromatic Esters Synthesis”为题于2025年8月1日发表于国际知名学术刊物《Journal of the American Chemical Society》。浙江工业大学为第一完成单位及唯一通讯单位，通讯作者为化工学院郑华均教授，第一作者为化工学院赵浙菲副教授和章琳琳博士生。该研究得到国家自然科学基金（ 22302175, 22472150），浙江省自然科学基金（LQ24E010010）等项目的支持。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c07666