近日，凱萊英研發了一種名為《溫和的電化學合成模塊化萜烯化合物》的研究論文，成功地在綜合頂尖學術期刊《科學》（Science，2021年影響因子47.728）上發表。這項研究由凱萊英公司工藝科學中心與美國斯克利普斯研究所的Phil S. Baran課題組共同開展，是凱萊英在有機電化學合成領域取得的又一大突破性進展，成功實現了電化學合成目標。

該研究針對直接從自然資源中獲取的萜烯類化合物效率低、成本高，且往往對生態環境具有負面影響的問題，采用模塊化和溫和的電化學合成方法。研究發現，通過將正丁基鋰與氯化鋅轉換為有機金屬化合物，并與氧化還原活性的酯進行脫羧偶聯，可以得到目標產物。盡管這一過程具有一定的可行性，但未達到最初計劃的模塊化和溫和條件的目標。

在初步探索的基礎上，研究人員發現由于電化學的特性，通過0.3當量的硝酸銀在電極上沉積一層銀納米粒子后，可以顯著提高化合物4（羧酸化合物）和5（碘代烴）的電化學脫羧偶聯反應效率和官能團兼容性，可以50%的效率得到鎳催化偶聯產物。這一反應在室溫條件下即可進行，且對水和酸的容忍性均比較高。

為了驗證硝酸銀在該電化學反應中的必要性，研究人員使用5（碘代烯烴）和7（活性酯）作為底物，在不加硝酸銀的情況下，二者的偶聯產率僅有19%，加入0.3當量的硝酸銀后，偶聯產率可以提高到52%。而使用純銀或鍍銀的電極，該反應的效果不佳，偶聯產率僅為20%或小于5%。使用沉積在RVC（網狀玻璃碳）電極上的銀納米顆粒可以在不添加硝酸銀的情況下使反應產率達到53%，這進一步證明了銀納米粒子沉積在該反應中的必要性。

最后，通過在沒有電流的情況下進行反應或使用化學計量的化學（Mg）還原劑，證實了電化學在該過程中的關鍵作用。

通過該研究，研究人員發現了一種溫和的電化學合成方法，該方法操作簡便直觀，可用于合成13種天然產物，包括環氧化物、炔烴、醇、碘乙烯上的游離羧酸、酯、醚、酮、烯酮、醛、富電子（雜）芳烴、β-酮酯和二烯等。

該方法通過沉積銀納米粒子電極表面的SEM圖像以及各種反應電化學曲線的分析，提出了該反應過程可能的機理。首先加入的硝酸銀與體系中的氯化物產生沉淀，生成氯化銀并沉積在電極表面，并在陰極鎂的作用下被原位還原為銀納米粒子參與隨后的催化反應。沉積有銀納米粒子的電極可以促進具有氧化還原活性的酯RAE與二價Ni催化劑發生氧化還原反應，RAE脫羧轉變為自由基R2·，被還原的一價鎳催化劑與烯烴碘化物發生氧化加成轉變為三價鎳中間加合物，該中間體脫去一個X基團轉變為二價鎳加合物。該加合物與自由基R2·發生氧化加成，在此產生三價鎳的R2·加合物。隨后，Ni中心上的R2·與烯基發生還原消除產生R2與烯烴偶聯的產物。鎳催化劑轉變為一價，并與另外一分子酯RAE反應轉變為初始的二價以及一個自由基R2·。在該反應中，銀納米粒子的作用如下：1.通過防止吸附來減緩催化劑分解；2.使電極電位低于催化劑的分解電位；3.減慢RAE擴散到電極而分解的速度；4.提供較低的過電位防止催化劑連續還原。

總之，凱萊英的研究團隊在溫和的電化學合成方法中，成功實現了電化學合成目標，為解決從自然資源中獲取石化產品的效率低、成本高、對生態環境具有負面影響等問題提供了一種有效的方法。