氮中心自由基(NCRs)偶联反应广泛应用于有机合成反应。合成NCR最常用的方法是两步法，包括预功能化步骤和N-X键切割。理论上，伯胺直接脱氢合成NCR具有一锅法、原子法和步进经济等优点。

然而，N-H键的强键能导致伯胺的氧化脱氢产生NCR很困难。尽管已有一些基于有机电解质的电化学N-N耦合系统的研究，但对于水电解质系统的研究报道甚少。Ni基催化剂上的电化学初级胺氧化反应(ePAOR)是基于水电解质的初级胺氧化脱氢的一种特别有效和环境友善的方法。因此，ePAOR显示了通过电化学氧化诱导的N-H键断裂合成NCR的希望，但迄今为止还没有报道。

近日，湖南大学王双印、邹雨芹和陈威等提出了一种以R1R2-CH-NH2为底物合成NCR的ePAOR体系，并开发了基于ePAOR的N-N同/交叉偶联反应体系。

具体而言，反应过程中R1R2-CH-NH2会通过吸附氧介导的氢原子转移(AOM-HAT)机制转化为R1R2-C=NH和R1R2-C=N•。由于R1R2-C=NH的吸附能量较弱，加上水解副反应的存在，使得模型催化剂(NiO)上的ePAOR受到N-N偶联选择性较低的限制。在理论计算的指导下，研究人员制备了含有大量氧空位的VO-NiO，其具有较强的R1R2-C=NH的吸附能力，并且氧空位能够抑制R1R2-C=NH的水解，促进了ePAOR引发的NCR偶联反应。

以环己胺(CHA)为底物(1M KOH和50 mM CHA)的ePAOR系统中，VO-NiO催化剂的NCR有效利用率达到75%，优于NiO (36%)。此外，研究人员拓宽了由ePAOR在VO-NiO上引发的NCR偶联的底物范围。基于VO-NiO的ePAOR系统与多个R1R2-CH-NH2底物对NCR的同偶联显示出良好的选择性，NCR的有效利用率超过75%。

此外，基于以两种不同的R1R2-CH-NH2为底物的ePAOR系统开发了用于合成酮嗪的N-N交叉偶联，交叉耦合选择性略低于53%，主要副产物为同耦合产物。综上，基于VO-NiO的ePAOR体系是一种具有很高适用性的N-X键构建技术(X=N、C、O和S等)。

Oxygen vacancy boosts nitrogen-centered radical coupling initiated by primary amine electrooxidation.Journal of the American Chemical Society, 2024.DOI: 10.1021/jacs.4c12451