本技術屬于有機合成，具體涉及一種電催化烯烴與1,3-二羰基化合物及醇的三組分反應方法。
背景技術：
1、烯烴類化合物廣泛存在于天然產物，是最容易獲得和最豐富的化學原料之一，廣泛被有機合成家們使用，可用于構建各種復雜的分子結構。烯烴雙官能團化反應策略能直接將兩個官能團引入小分子的有機化合物中，以實現兩個或多個新鍵的高效構建，對于有機合成的發展來說至關重要，廣受合成家們的歡迎。傳統的烯烴雙官能團化化反應路線主要使用過渡金屬來催化，然而，過渡金屬催化依賴于貴金屬、坎坷的反應條件和底物預官能團化，這大大阻礙了其發展，使用自由基化學來實現烯烴雙官能團化可以有效避免過渡金屬催化的局限性。近年來，由電催化產生自由基介導的烯烴雙官能團化反應有了很大的發展。
2、雙官能團化反應是一種有效的成鍵策略，通過同時將兩個非氫取代基結合到容易獲得的起始材料中來快速增加分子復雜性。在有機電化合物領域中，電催化烯烴發生雙官能團化反應是被許多化學家不斷探索的領域。相較于其他反應策略，電化學催化烯烴雙官能化反應具有多種顯著的優勢：(1)通過簡單地調節所施加的電位，電流密度，電解質，電極材料和反應時間，可以顯著改變反應的化學，區域和立體選擇性，精確控制反應的選擇性，競爭性反應最少；(2)電化學催化利用電作為氧化還原劑的來源，這通常會降低對傳統化學氧化劑，還原劑和昂貴的過渡金屬催化劑的依賴，從而減少了外部氧化劑如過渡金屬和過氧化物的使用，并減輕環境影響；(3)此外，電化學反應可以設計為更高的原子/步驟經濟性，最大化起始材料的利用并最小化廢物產生。
3、丙二酸酯類化合物是一類重要的有機合成中間體，其可以通過例如水解等實現多種轉化。現有技術中已經報道了烯烴與1,3-二羰基化合物及醇的三組分反應，這些自由基反應往往需要在昂貴的光催化劑、高價金屬鹽如硝酸鈰銨等存在下進行(syntheticcommunications,27(17),3053-3064,1997；journal?of?chemical?society,perkintransactions?1:organic?and?bio-organic?chemistry,(15),1881-1882,1995；journalof?organic?chemistry,55(22),5688-5691,1990)，上述方法產物選擇性不高，往往更易于獲得芐基位氧化羰基化的產物。2023年，shi課題組開發了一個光催化htra反應，在溫和的條件下利用鹵代烷基自由基實現烯烴雙官能團化，具有廣泛的底物范圍和良好的官能團耐受性，生成了一系列高官能團化的芳香或雜芳香鹵代烷基衍生物，收率中等至較高(chemistry–a?european?journal,2024,30(62):e202402458)，而上述方法則需要使用鹵代的丙二酸酯類底物，原子經濟性不高、底物價格昂貴。
4、發明人經深入研究偶然發現，通過直接c(sp3)-h/c-o鍵雙官能團化，開發了一種新的苯乙烯與丙二酸酯和醇類化合物的c-h活化反應策略，進而完成了本發明。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出了一種簡單、綠色高效、環境友好型的烯烴雙官能團化策略。在電催化條件下，苯乙烯與丙二酸酯和醇類化合物三組分反應，通過直接c(sp3)-h/c-o鍵雙官能團化，制備獲得系列烷基化丙二酸酯類化合物。與傳統的制備方法相比，不需要使用昂貴的鹵代丙二酸酯類原料、無貴金屬和無外加氧化劑，具有較廣泛的底物適應性，優異的官能團耐受性和精細的點位選擇性。
2、根據本發明提供的一種電催化烯烴與1,3-二羰基化合物及醇的三組分反應方法，包括如下步驟：
3、向配備鉑片陰極和石墨氈陽極的電解反應器中，依次加入式1所示的苯乙烯類化合物、式2所示的丙二酸酯類化合物和式3所示的醇類化合物，隨后加入催化劑cp2fe、無機堿、電解質和有機溶劑，將反應器置于一定溫度下，通恒定電流攪拌并電解反應至反應完全，反應完全后經后處理得到式4所示的烷基丙二酸酯類化合物；
4、反應式如下：
5、
6、上述反應式中，m＝1、2、3、4、5的整數；各r1相同或不同，彼此獨立地選自鹵素、c1-6烷基、c1-6烷氧基、c1-6烷硫基、c6-20芳氧基、c6-20芳硫基；和/或相鄰的兩個r1彼此相連并與連接兩個r1的苯環碳原子共同構成含有一個或多個o、n、s雜原子的c3～c6元環；優選地，至少一個r1基團為c1-6烷氧基、c1-6烷硫基、c6-20芳氧基、c6-20芳硫基中的一種。
7、r2為c1-6烷基；優選地，兩個r2為相同基團。
8、r3為氫、鹵素、c1-6烷氧羰基；優選地，當r3選自烷氧羰基時，所述烷氧羰基中的烷基與r2相同。
9、r4選自c1-6烷基、c6-20芳基-c1-3烷基。
10、優選地，上述反應式中，m＝1、2的整數；各r1相同或不同，彼此獨立地選自氟、氯、溴、碘、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、甲硫基、苯氧基、苯硫基；和/或相鄰的兩個r1彼此相連并與連接兩個r1的苯環碳原子共同構成結構；優選地，至少一個r1基團為甲氧基、乙氧基、甲硫基、苯氧基、苯硫基中的一種。
11、r2為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基；優選地，兩個r2為相同基團。
12、r3為氫、氟、氯、溴、碘、甲氧羰基、乙氧羰基、正丙氧羰基、異丙氧羰基、正丁氧羰基、叔丁氧羰基；優選地，當r3選自烷氧羰基時，所述烷氧羰基中的烷基與r2相同。
13、r4選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、芐基。
14、根據本發明前述的反應方法，其中，所述的無機堿選自na2hpo4、k2co3、na2co3中的任意一種或幾種的混合，優選為na2hpo4。
15、根據本發明前述的反應方法，其中，所述的電解質選自nbu4nbf4或nbu4npf6中的一種或兩種，優選地為nbu4nbf4。
16、根據本發明前述的反應方法，其中，所述的有機溶劑選自thf、mecn中的一者或兩者的混合溶劑，優選為thf/mecn的混合溶劑；最優選的，所述thf/mecn的混合溶劑中，thf和mecn的體積比為1：1。
17、根據本發明前述的反應方法，其中，式1所示的苯乙烯類化合物、式2所示的丙二酸酯類化合物、式3所示的醇類化合物、催化劑cp2fe、無機堿、電解質的投料比為1mmol：(2～5mmol)：(0.05～0.2ml)：(0.01～0.1mmol)：(0.2～2mmol)：(1～3mmol)；優選地為1mmol：3mmol：0.1ml：0.05mmol)：0.5mmol)：2mmol。有機溶劑的用量用量不作特別規定，例如基于式1所示的苯乙烯類化合物計為1mmol/(5～20ml)。
18、根據本發明前述的反應方法，其中，所述的恒定電流為5～10ma，優選地為10ma。
19、根據本發明前述的反應方法，其中，所述的一定溫度為室溫～60℃，優選為50℃。
20、根據本發明前述的反應方法，其中，所述反應完全的時間為3～5h，優選為4h。
21、根據本發明前述的制備方法，其中，所述的后處理操作如下：將反應液加水淬滅，用乙酸乙酯萃取，合并有機相，經干燥、濃縮得到殘余物，再經硅膠柱層析分離得到式4所示的烷基丙二酸酯類化合物。
22、相比于現有技術，本發明的方法具有如下顯著優勢：
23、(1)與傳統的過渡金屬催化的雙官能團化反應策略相比，本策略在無貴金屬和無外加氧化劑的條件下，得到了一系列產率中等的底物。
24、(2)本方法具有較廣泛的底物適應性，優異的官能團耐受性和精細的點位選擇性。