在过去的几十年里，在经济和环境效益方面，分子组装的可持续战略的发展受到了极大的关注。1991年，Trost提出了原子经济的概念，并强调了过渡金属催化对于实现这一目标的价值。之后，Anastas和Warner在1998年提出了绿色化学的12条原则，为尽量减少化学合成的环境足迹提供了指导。相比之下，资源经济旨在为设计完全可持续的分子合成方法提供基础。这些原理在相应技术的发展中得到了体现。考虑到两种有机反应物具有相应的反应基团的转化，发展了交叉偶联催化。C-H活化可以使用功能化程度更低起始材料。金属光催化提供了从太阳能驱动催化过程的潜力，这最终是通过金属电催化实现的，而最近又通过与贱金属催化剂的显著协同作用获得了较大的进展。在这方面，金属电催化已经成为实现选择性化学合成的有效策略。

有鉴于此，德国哥廷根大学Lutz Ackermann教授等人，综述了通过结合地球上丰富的3d金属催化和电氧化来实现理想的资源经济的分子合成的最新进展。

本文要点

1）近年来，由于对分子合成可持续策略的需求不断增长，分子合成领域的资源经济获得了巨大的发展。电化学与3d金属催化相结合，使复杂有机分子在极其温和的反应条件下，以可持续的方式构建具有挑战性的C-C和C–杂原子键。金属电催化利用电氧化/还原代替反应性化学氧化还原试剂，从而防止了不希望的副产品形成。特别是，来自可再生能源的电力，例如太阳能和风能，具有实现理想步骤和氧化还原经济的独特潜力。

2）通过三个关键的案例研究，突出了分子合成中可持续电化学3d金属催化的潜力。因此，在电化学条件下锰催化剂对烯烃双官能化的最新进展为合成有意义的病毒双官能化产物的合成奠定了基础。电化学镍催化的交叉偶联在环境反应条件下进行，以形成C–N，C–S和C–P键。值得注意的是，3d金属电化学与C–H活化的结合，通过使用电作为绿色氧化剂，并产生了分子氢作为唯一的副产物，从而实现了出色的氧化剂经济性。

3）使用3d金属催化剂（例如钴，铜，镍，铁和锰）的金属电催化在温和的反应条件下进行，并具有广泛的底物范围。这些金属电化学催化的C–H活化通常在绿色反应介质中进行，从而确保了高水平的可持续性。与贵金属电催化形成鲜明对比的是，大多数3d金属电催化有机合成可以在用户友好的电化学电池设置中完成。同样，如果使用镍电极，则可以方便地在镍离子催化剂上进行涉及金属催化剂阴极还原的电化学交叉偶联。

总之，鉴于3d金属电化学催化在资源经济方面的独特特征，在对映选择性转变，双重金属电化学催化以及电催化C–C和C–杂原子活化等研究领域中有望取得进一步的进展。

参考文献：

Parthasarathy Gandeepan et al. 3d metallaelectrocatalysis for resource economical syntheses. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/D0CS00149J

https://doi.org/10.1039/D0CS00149J